[發明專利]開關電源裝置的控制方法及控制電路

有效

• 申請號: 201880035793.7
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN110692187B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 陳建
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 楊敏;金玉蘭

在LLC電流諧振轉換器中改善負載突變時的響應性。首先，將低側的開關元件關斷(S1)。此時，對諧振電流反轉前時間Tbh進行計數(S2)，如果諧振電流進行了反轉(S3)，則保持其計數值，并開始諧振電流反轉后時間Tah的計數動作(S4)。接著，基于反饋信號計算高側的開關元件應關斷的Tah的目標值Tah_t(S5)，繼續Tah的計數動作(S6)。如果其計數值達到了其目標值Tah_t(S7)，則結束Tah的計數動作(S8)，高側的開關元件被關斷(S9)。在對關于該高側的半周期進行了控制之后，對低側的半周期進行同樣的控制(S10?S16)。通過每個半周期的控制，從而改善負載突變時的響應性。

技術領域

本發明涉及在作為開關電源的一個方式的LLC電流諧振轉換器中改善了負載突變時的響應性的開關電源裝置的控制方法及控制電路。

背景技術

作為高效率的開關電源裝置，使用有電流諧振轉換器。電流諧振轉換器通常具備半橋電路、諧振電路和整流電路。半橋電路以串聯連接兩個開關元件的方式構成，通過交替地使開關元件進行開關從而使直流電壓成為矩形的電壓而將其輸出。諧振電路具有諧振電感器、變壓器的勵磁電感、以及諧振電容器，接收矩形的電壓而進行諧振動作，向變壓器的次級側輸出交流電壓。整流電路對交流電壓進行整流，并利用電容器進行平滑化而輸出直流的電壓。該直流的輸出電壓被施加到負載。

在這樣的電流諧振轉換器中，將輸出電壓與其目標電壓之間的誤差信號反饋到半橋電路的控制IC(Integrated Circuit：集成電路)，并設為與誤差信號對應的開關頻率。該方式是所謂的電壓模式控制，由此，將輸出電壓控制為恒定。在該電壓模式控制中，在反饋誤差信號的系統中具有相位補償的電容器，但在電流諧振轉換器的情況下，該電容器的電容值具有較大的值。另一方面，通常，開關電源裝置進行如下的控制：如果處于包括無負載的輕負載，則為了改善效率而進行突發動作(間歇動作)，如果負載加重則返回到連續動作。在此情況下，存在如下特性：在負載從輕負載驟增而轉移到連續動作時，因相位補償的電容器的大的電容值而導致反饋電壓的變化遲緩，返回到連續動作也變得遲緩，因此針對負載變化的響應差。

對此，也進行使用負載瞬態響應速度比電壓模式控制的負載瞬態響應速度快的電流模式控制，在每個開關周期對從變壓器的初級側向次級側傳輸電力進行控制(例如，參照專利文獻1)。根據該專利文獻1中記載的技術，求出將輸入電壓分壓而生成的中心電壓和被認為是基于對輸出電壓進行反饋的信號而生成的誤差電壓。根據中心電壓和誤差電壓，設定比中心電壓高出誤差電壓的第一閾值電壓，并且設定比中心電壓低了誤差電壓的第二閾值電壓。

在此，將對諧振電容器的兩端電壓進行分壓而生成的正弦波的諧振電壓與第一閾值電壓和第二閾值電壓進行比較。此時，如果諧振電壓進行變化而高達第一閾值電壓，則高側的開關元件被關斷，如果諧振電壓進行變化而低至第二閾值電壓，則低側的開關元件被關斷。如此，通過使第一閾值電壓和第二閾值電壓根據輸出電壓而變化，從而使開關頻率(或者周期)變化，且輸出電壓被控制為恒定。另外，由于將第一閾值電壓和第二閾值電壓設定為相對于中心電壓上下差距相等的誤差電壓，因此將通過半橋電路生成的方波的時間比率保持為50％。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第9065350號說明書

發明內容

技術問題

然而，在專利文獻1記載的技術中，例如如其圖14所示，由于需要由用于檢測電源的輸入電壓和諧振電容器的兩端電壓的電阻和電容器所構成的外置的分壓電路，因此成本增加。另外，在分壓電路中，對電阻和電容器要求高精度，但由于電阻和電容器的偏差大，因此存在特別是無負載時的控制極其困難的問題。

本發明是鑒于這樣的問題而做出的，其目的在于提供一種不使用新的外置部件并且即使在無負載時也可以穩定的控制，進而改善了在負載突變時的響應性的開關電源裝置的控制方法、開關電源裝置和其控制電路。

技術方案