[實(shí)用新型]控制電路以及諧振變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721109609.8
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN208094441U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·比安科;M·戴爾’奧羅;G·斯卡帕圖拉;L·隆吉;M·蘇卡梅麗;D·錢貝洛蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/523
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

本實(shí)用新型涉及控制電路以及諧振變換器。該控制電路用于控制諧振變換器的開關(guān)電路，其中開關(guān)電路包括第一功率開關(guān)和第二功率開關(guān)。第一功率開關(guān)的第一接通時(shí)間和第二功率開關(guān)的第二接通時(shí)間被控制以生成方波信號從而驅(qū)動諧振電路。控制電路配置為基于零電流檢測時(shí)間和時(shí)移延遲時(shí)間來控制第一接通時(shí)間，零電流檢測時(shí)間表示檢測到在諧振電路中響應(yīng)于方波信號生成的諧振電路的電流過零，時(shí)移延遲時(shí)間基于諧振變換器的輸出電壓。第二功率開關(guān)的第二接通時(shí)間的控制基于對第一功率開關(guān)檢測到的零電流檢測時(shí)間以及時(shí)移延遲時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體涉及開關(guān)功率變換器，更具體地涉及諧振變換器的控制。

背景技術(shù)

諧振變換器是一種開關(guān)功率變換器，其特征在于存在諧振電路，該諧振電路在確定變換器的輸入-輸出功率流方面起到有效作用。在這些諧振變換器中，作為半橋式電路或全橋式電路的橋式電路接收輸入電壓，并且響應(yīng)于施加到橋式電路中的功率開關(guān)的控制信號而生成電壓方波，該電壓方波施加到被調(diào)制到接近電壓方波基頻的頻率的諧振電路。由于諧振的選擇頻率特性，諧振電路主要響應(yīng)于電壓方波的該基頻分量，同時(shí)對電壓方波的高階頻率分量或諧波的響應(yīng)可忽略不計(jì)。利用諧振電路的這些可變頻率特性，可通過在保持電壓方波的百分之五十(50％)占空比的同時(shí)改變電壓方波的頻率來調(diào)制諧振變換器的循環(huán)功率。響應(yīng)于電壓方波的基頻分量，該頻率處的正弦或分段正弦電壓和電流在諧振電路中流動。這些正弦電壓和電流進(jìn)行然后被整流和濾波，以提供直流(DC)輸出功率，該直流輸出功率供應(yīng)給耦合到諧振變換器的負(fù)載。

典型的諧振變換器包括在輸入電壓與負(fù)載之間提供隔離的變壓器，并且包括作為諧振電路的一部分并耦合到橋式電路的初級繞組。一個(gè)或多個(gè)次級繞組形成整流電路裝置的一部分，整流電路裝置被耦合以通過濾波電路裝置向負(fù)載供電。關(guān)于變壓器的初級側(cè)和次級側(cè)，諧振變換器被認(rèn)為具有包括橋式電路和諧振電路的初級側(cè)以及包括耦合到負(fù)載的整流電路裝置和濾波器電路裝置的次級側(cè)。存在許多類型的諧振變換器，其中所謂的“LLC諧振變換器”是最廣泛使用的諧振變換器之一。LLC的命名來自于這樣的事實(shí)，即，該諧振電路包括兩個(gè)電感元件(L)和一個(gè)電容元件(C)，其中變壓器的初級繞組可貢獻(xiàn)兩個(gè)電感元件之一或兩個(gè)電感元件。

特別地，與常規(guī)的非諧振型開關(guān)功率變換器(諸如脈寬調(diào)制 (PWM)開關(guān)功率變換器)相比，諧振變換器和LLC諧振變換器具有許多優(yōu)點(diǎn)。PWM開關(guān)功率變換器調(diào)制PWM控制信號的脈沖寬度或占空比，以控制由變換器提供的輸出功率。與PWM開關(guān)功率變換器相比，諧振功率變換器以無陡邊的波形操作，如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的，由于這種功率開關(guān)的“軟”開關(guān)而實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)的低開關(guān)損耗，提供高轉(zhuǎn)換效率，在高頻下操作，并且提供低電磁干擾(EMI) 產(chǎn)生和高功率密度。

用于控制LLC諧振變換器的操作的多種控制方法是本領(lǐng)域已知的。在控制LLC諧振變換器的循環(huán)功率時(shí)，維持電壓方波的百分之五十的占空比的同時(shí)由橋式電路提供的電壓方波的頻率被調(diào)制。這種控制方法稱為直接頻率控制(DFC)方法，可被認(rèn)為是LLC諧振變換器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)控制方法。DFC方法具有缺點(diǎn)，并且DFC方法的一種替代方法(稱為時(shí)移控制(TSC)方法)解決了與DFC方法相關(guān)聯(lián)的主要問題之一。DFC方法的該主要問題在于，當(dāng)采用該控制方法時(shí)， LLC諧振變換器的頻率特性包括具有多個(gè)極點(diǎn)的傳遞函數(shù)，其頻率根據(jù)LLC諧振變換器的操作條件而變化。這使得通過DFC方法的LLC 諧振變換器的分析和控制復(fù)雜化。與以基于PWM和DFC的控制為基礎(chǔ)的變換器控制相關(guān)聯(lián)的問題在美國專利No.8,773,872中有更詳細(xì)的討論，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。TSC方法解決了與DFC方法相關(guān)的該問題，因?yàn)楫?dāng)通過TSC方法控制LLC諧振變換器時(shí)，LLC 諧振變換器表現(xiàn)為單極系統(tǒng)，這允許更高的帶寬補(bǔ)償和更高的輸入電壓紋波抑制。盡管TSC方法相比于常規(guī)的DFC方法控制提供了這些優(yōu)點(diǎn)，然而這種控制方案產(chǎn)生了不同的問題，并且因此需要用于特別地控制LLC諧振變換器且一般地控制諧振變換器的改進(jìn)的控制方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了至少部分地解決現(xiàn)有的和其他問題，提出一種控制電路，其能夠消除或減小由于不平衡或非對稱操作而對檢測電流過零造成的影響。