[發明專利]諧振變換器及其控制方法

在審

• 申請號: 201310353646.3
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN104377960A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 徐明;段飛躍
• 申請（專利權）人: 南京博蘭得電子科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是有關于一種電源轉換技術，且特別是有關于一種諧振變換器及其控制方法。

背景技術

直流變換器的發展趨勢如同大部分的電源產品，朝著高效率、高功率密度、高可靠性以及低成本的方向發展。諧振型變換器（如LLC諧振變換器等）由于具有在全負載范圍內可實現一次側的零電壓切換（zero-voltage?switching，ZVS）以及二次側整流二極管的零電流切換（zero-current?switching，ZCS）等優點，近年來越來越多的應用于直流變換器。

在諧振變換器的電路設計中，過流保護是一個比較關鍵的問題。一般而言，在超載或者負載短路的情況下，諧振電路會產生很大的諧振電流。如果不對諧振電流加以限制和保護，則諧振變換器很可能會因為過大的電流而損壞失效。

在現行的應用中，實現過流保護機制的一種可行做法是于諧振變換器中加入箝位電路，以藉由將諧振電容的跨壓箝制于輸入電壓的方式來實現限流。上述方法簡單易行，且無需增設額外的控制電路即可實現逐周期限流，屬于無源控制。更進一步地說，采用上述過流保護機制的諧振變換器僅需于電路中增加數個二極管以作為箝位二極管，并且采用對稱結構來設計諧振電路即可。

然而，在采用上述過流保護機制的諧振變換器中，由于諧振電容的跨壓是基于輸入電壓而被箝位，因此諧振電容的跨壓會隨著輸入電壓變化而改變，且諧振電容上的最大跨壓也就只能是輸入電壓。如此一來便使得諧振電路的設計受到一定的限制，且諧振電路的工作范圍也會受到影響。

此外，當諧振變換器進入保持階段（hold?up?time）時，由于諧振電容的跨壓被箝位二極管所限制，使得諧振電路儲存能量減小，故將會導致輸出電壓最大增益減小。如此一來，設計者便需匹配更大的電容來滿足保持時間的要求，這將會造成諧振變換器的體積增大及成本增加等問題。

發明內容

本發明提供一種諧振變換器、切換式電源供應器，其可令諧振電容的跨壓在正常工作狀態下不受到箝位電路的限制。

本發明的諧振變換器適于提供驅動電壓予負載。所述諧振變換器包括橋式開關電路、諧振及變壓電路、整流濾波電路以及過流保護電路。橋式開關電路具有電源端，其中橋式開關電路經由電源端接收直流輸入電壓。諧振及變壓電路耦接橋式開關電路且具有至少一個諧振電容，其中諧振電容反應于橋式開關電路的切換而充放能。整流濾波電路耦接諧振及變壓電路，用以對諧振及變壓電路的輸出進行整流及濾波，并據以產生驅動電壓。過流保護電路耦接電源端并且跨接于諧振電容的兩端以形成箝位路徑。其中，過流保護電路經配置而偵測流經諧振及變壓電路或負載的電流，以依據偵測的結果決定是否導通箝位路徑以將諧振電容的跨壓箝制于第一電壓范圍。

在本發明一實施例中，當過流保護電路偵測到流經諧振及變壓電路或負載的電流大于等于一預設電流值時，過流保護電路導通箝位路徑，以將至少一諧振電容的跨壓箝制于第一電壓范圍，以及當過流保護電路偵測到流經諧振及變壓電路或負載的電流小于默認電流值時，過流保護電路截止箝位路徑，以令至少一諧振電容的跨壓不受限于第一電壓范圍。其中，第一電壓范圍的上限為直流輸入電壓。

在本發明一實施例中，過流保護電路包括箝位電路、過流判斷電路以及箝位開關電路。箝位電路，耦接電源端。過流判斷電路，用以偵測流經諧振及變壓電路或負載的電流大小，并且據以產生一過流判斷訊號。箝位開關電路，耦接于箝位電路與至少一諧振電容之間，并且受控于過流判斷訊號而導通或截止。其中，箝位路徑是經由箝位開關電路所形成。

在本發明一實施例中，整流濾波電路包括第一至一第四二極管。第一二極管的陰極端耦接第三二極管的陰極端，第一二極管的陽極端耦接第二二極管的陰極端，第二二極管的陽極端耦接第四二極管的陽極端，且第三二極管的陽極端耦接第四二極管的陰極端。濾波電容，其第一端耦接第一與第三二極管的陰極端以及負載的一端，且其第二端耦接第二與第四二極管的陽極端以及負載的另一端。

在本發明一實施例中，橋式開關電路包括第一開關晶體管以及第二開關晶體管。第一開關晶體管，其第一端為電源端，且其控制端接收一第一控制訊號。第二開關晶體管，其第一端耦接第一開關晶體管的第二端，其第二端耦接一接地端，且其控制端接收一第二控制訊號。