[發明專利]諧振電源轉換裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201310487086.0
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN104578787A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 段飛躍;徐明
• 申請（專利權）人: 南京博蘭得電子科技有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02H9/02
• 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電源轉換裝置及其控制方法。

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。

?在采用諧振變換器的諧振電源轉換裝置中，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，則諧振電源轉換裝置很可能會因為過大的電流而損壞失效。

為了對諧振電源轉換裝置進行過流保護，已知技術中可以通過提高諧振變換器的開關頻率來增加諧振電路的阻抗，從而實現限流的功效。然而，此種過流保護機制在啟用時，會使得諧振變換器的開關頻率遠高于正常工作的頻率，使得諧振變換器的切換損耗大為增加。另外，磁性組件（如電容、電感）所需承受的應力也會隨著開關頻率的增加而提高，使得磁性組件的損耗也將隨之增高。

?除此之外，由于開關頻率的增加會使得電路運作的溫度上升，因此諧振電源轉換裝置在設計上的散熱要求也必須相應地提高。再者，為了確保諧振變換器在高頻率時也能正常運行，因此磁性組件的尺寸也必須增大以符合高頻操作的規格。

發明內容

本發明提供一種諧振電源轉換裝置及其控制方法，其可藉由降低諧振變換器之開關頻率的方式對負載進行限流。

本發明的諧振電源轉換裝置包括以開關為基礎的諧振變換器以及控制器。以開關為基礎的諧振變換器用以供電予負載。控制器耦接諧振變換器與負載，并且用以控制諧振變換器的開關切換以調節諧振變換器的電源轉換。其中，控制器具有電壓控制回路與電流控制回路。控制器偵測負載的驅動狀態，并且依據偵測的結果啟用電壓控制回路與電流控制回路其中之一來調整諧振變換器的開關頻率。

在本發明一實施例中，控制器偵測流經負載的負載電流以及施加于負載的負載電壓。當控制器判斷負載電流小于默認電流值時，控制器啟用電壓控制回路，以依據負載電壓來調整諧振變換器的開關頻率。當控制器判斷負載電流大于等于默認電流值時，控制器啟用電流控制回路，以依據負載電流來調整諧振變換器的開關頻率。

在本發明一實施例中，當電壓控制回路被啟用時，控制器反應于負載電壓的增加而增加開關頻率。另外，當電流控制回路被啟用時，控制器反應于負載電流的增加而降低諧振變換器的開關頻率。

在本發明一實施例中，控制器包括電壓比較器、第一比例調節器、電流比較器、第二比例調節器以及回路選擇電路。電壓比較器用以比較負載電壓與參考電壓，并且根據比較的結果產生電壓誤差訊號。第一比例調節器耦接電壓比較器。第一比例調節器用以調節電壓誤差訊號并據以產生第一調節訊號。電流比較器用以比較負載電流與參考電流，并且根據比較的結果產生電流誤差訊號。第二比例調節器耦接電流比較器。第二比例調節器用以調節電流誤差訊號并據以產生第二調節訊號。回路選擇電路耦接第一與第二比例調節器。回路選擇電路用以依據第一與第二調節訊號其中之一產生開關頻率訊號。其中，電壓比較器、第一比例調節器以及回路選擇電路組成電壓控制回路。其中，電流比較器、第二比例調節器以及回路選擇電路組成電流控制回路。

在本發明一實施例中，回路選擇電路包括選擇開關以及壓控振蕩器。選擇開關耦接第一與第二比例調節器。選擇開關受控于過流判斷訊號而選擇第一與第二調節訊號其中之一作為控制訊號，其中過流判斷訊號關聯于負載電流與默認電流值的比較結果。壓控振蕩器耦接選擇開關。壓控振蕩器接收控制訊號并據以產生開關頻率訊號，其中開關頻率訊號的訊號頻率關聯于諧振變換器的開關頻率。

在本發明一實施例中，回路選擇電路包括第一壓控振蕩器以及第二壓控振蕩器。第一與第二壓控振蕩器分別耦接第一與第二比例調節器。第一壓控振蕩器接收第一調節訊號并據以產生第一頻率訊號。第二壓控振蕩器接收第二調節訊號并據以產生第二頻率訊號。其中，回路選擇電路依據過流判斷訊號而選擇第一與第二頻率訊號其中之一作為開關頻率訊號。其中，過流判斷訊號關聯于負載電流與默認電流值的比較結果。