[發(fā)明專利]諧振式轉(zhuǎn)換電路及諧振控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110451256.0
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103107708A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭科;李立民;余仲哲;徐獻(xiàn)松
• 申請（專利權(quán)）人: 登豐微電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/36;H02H7/10
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種諧振式轉(zhuǎn)換電路及諧振控制器，尤其涉及一種具有諧振脫離防止功能的諧振式轉(zhuǎn)換電路及諧振控制器。

背景技術(shù)

諧振轉(zhuǎn)換電路由于可以達(dá)到零電壓切換(Zero?Voltage?Switching)或零電流切換(Zero?Current?Switching)，故有高轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)點(diǎn)，尤其是半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路，被越來越廣泛地關(guān)注和應(yīng)用。

請參見圖1，為半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路的增益(Gain)對工作頻率(Frequency)的關(guān)系示意圖，其中頻率f1對應(yīng)額定滿載下的頻率，而頻率f2為諧振曲線的峰值對應(yīng)的頻率，同時也是劃分零電壓切換工作區(qū)域ZVS和零電流切換工作區(qū)域ZCS的邊界。在零電壓切換工作區(qū)域，增益隨工作頻率的升高而降低，而在零電流切換工作區(qū)域，增益隨工作頻率的升高而升高。半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路通常被設(shè)計(jì)工作在零電壓切換區(qū)域，以降低開關(guān)損耗。如果半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入零電流切換工作區(qū)域，則會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。首先，半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路失去對輸出電壓的控制能力，負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答仭Ｆ浯危霕蚴絃LC轉(zhuǎn)換電路的切換損耗變大。

以往的零電流切換保護(hù)方法有采用提升工作頻率的方法或采用限制最小工作頻率的方法來避免LLC轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入零電流切換工作區(qū)域。然而，無論哪種方法均不能保證系統(tǒng)無論任何情況下都不進(jìn)入零電流切換工作區(qū)域，例如在系統(tǒng)異常或參數(shù)設(shè)計(jì)錯誤的時候。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中，零電流切換保護(hù)方法無法確保諧振轉(zhuǎn)換電路于任何情況都不進(jìn)入零電流切換工作區(qū)域。本發(fā)明的諧振式轉(zhuǎn)換電路及諧振控制器則根據(jù)操作模式的不同，于檢測到諧振脫離狀態(tài)時，提供不同的保護(hù)功能。如此，于不同的情況均可提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，使得諧振式轉(zhuǎn)換電路可確保不操作于零電流切換工作區(qū)域。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種諧振式轉(zhuǎn)換電路，包含一諧振電路、一電流檢測電路、一輸出檢測電路以及一諧振控制器。諧振電路具有一初級側(cè)及一次級側(cè)，諧振電路于初級側(cè)接收一電力并于次級側(cè)提供一輸出電壓。電流檢測電路耦接諧振電路的初級側(cè)，以檢測流經(jīng)諧振電路的初級側(cè)的一諧振電流并產(chǎn)生一電流檢測信號。輸出檢測電路耦接諧振電路的次級側(cè)以根據(jù)輸出電壓產(chǎn)生一反饋信號。諧振控制器產(chǎn)生一時脈信號并根據(jù)反饋信號調(diào)整時脈信號的一操作頻率以調(diào)整諧振電路的輸出電壓，諧振控制器包含一諧振脫離保護(hù)單元，根據(jù)時脈信號的相位檢測電流檢測信號，以判斷諧振電路是否進(jìn)入一諧振脫離狀態(tài)。其中，諧振控制器操作于一啟動模式或一正常工作模式，諧振控制器于諧振電路進(jìn)入諧振脫離狀態(tài)時，對應(yīng)操作于啟動模式或正常工作模式，進(jìn)行對應(yīng)的一保護(hù)程序。

本發(fā)明也提供了一種諧振控制器，用以控制一諧振電路進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，諧振控制器包含一掃頻單元、一諧振脫離保護(hù)單元以及一邏輯控制單元。掃頻單元產(chǎn)生一時脈信號，并于諧振控制器啟動后執(zhí)行一掃頻程序，使時脈信號的一操作頻率隨時間降低，于掃頻程序之后，根據(jù)代表諧振電路的一諧振電流的一電流檢測信號，調(diào)整時脈信號的操作頻率。邏輯控制單元根據(jù)時脈信號控制諧振電路進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換。諧振脫離保護(hù)單元根據(jù)時脈信號的相位檢測代表諧振電路的一諧振電流的一電流檢測信號，以判斷諧振電路是否進(jìn)入一諧振脫離狀態(tài)，其中，諧振脫離保護(hù)單元于諧振電路進(jìn)入諧振脫離狀態(tài)時，根據(jù)代表諧振控制器的操作模式的一指示信號，產(chǎn)生對應(yīng)的一保護(hù)信號，使邏輯控制單元進(jìn)行對應(yīng)的一保護(hù)程序，操作模式包含一啟動模式及一正常工作模式。

以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的申請專利范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明與圖示加以闡述。

附圖說明

圖1為半橋式LLC轉(zhuǎn)換電路的增益對工作頻率的關(guān)系示意圖。

圖2為于零電壓切換工作區(qū)域和零電流切換工作區(qū)域切換時諧振電路的諧振電流的波形圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的一第一較佳實(shí)施例的諧振式轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的諧振式轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。

附圖標(biāo)記：

現(xiàn)有技術(shù)：

f1、f2：諧振頻率

ZVS：零電壓切換工作區(qū)域

ZCS：零電流切換工作區(qū)域

本發(fā)明：

100、200：諧振控制器

102、202：下降沿觸發(fā)器

104、204：D型觸發(fā)器

106、108、206、208：與門

110：計(jì)數(shù)器

112：或門

114：重啟保護(hù)器