[發明專利]一種基于諧振電感電壓的LLC諧振變換器同步整流方法

在審

• 申請號: 202210649126.6
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114844382A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 吳在軍;駱作顥;全相軍;曹驍勇;謝興峰;黃仁志;李明飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王艷秋

本公開屬于電力電子DC?DC變換領域，公開一種基于諧振電感電壓的LLC諧振變換器同步整流方法，包括：實時測量LLC諧振變換器諧振電感Lr電壓V_Lr和系統輸出電壓V_o；根據系統控制器發出PWM波控制開關管Q1\Q4和Q2\Q3的控制信號V_Q1和V_Q2邊沿時刻的V_Lr電壓值，V_Lr跳變時刻前后的電壓值判斷LLC諧振變換器工作模態；根據電路工作模態測量P態持續時間TSTA_P和N態持續時間TSTA_N；使用判斷的LLC諧振變換器工作模態和測量的P態持續時間TSTA_P和N態持續時間TSTA_N，在系統輸出電壓穩定，以及模態持續時間穩定的條件下，輸出同步整流信號V_S1和V_S2。原理簡明，解決了常用基于電流同步整流帶來的體積龐大和成本高的問題，也避免了傳統基于整流MOS導通電壓測量法的抗干擾差的問題。

技術領域

本公開屬于電力電子DC-DC變換領域，具體涉及一種基于諧振電感電壓的LLC諧振變換器同步整流方法。

背景技術

LLC諧振變換器作為一種常用的DC-DC變換器，具有高轉換效率，輸入輸出電壓范圍寬，輸入輸出電氣隔離的特征，已經廣泛應用于數據中心電源系統、電動汽車充電、可再生能源隔離并網、分布式電源系統和LED照明電源等領域。但是，由于LLC諧振變換器的二次側整流部分使用二極管有較大導通電阻，導致變換器轉換效率降低。如果使用MOS(MetalOxideSemiconductor)管替代二極管則，使用同步整流的方法，可以大幅降低導通電阻，從而提高變換器的電能轉換效率。

目前對于LLC諧振變換器同步整流方法已經開展了一定研究，現有的同步整流方法根據實現原理分成簡單近似法，整流電流驅動法、整流MOS導通電壓測量法、調制狀態測量法。雖然實現了同步整流功能，但是仍存在整流電流檢測電路結構復雜與體積較大，測量電壓容易受到干擾誤觸發，調制狀態判斷不準確導致開關時間有提前或者延遲以及不能在全負載范圍內實現同步整流的問題。因此，需要提出新的LLC諧振變換器同步整流方法，對以上問題進行優化研究。

發明內容

針對現有技術的不足，本公開的目的在于提供一種基于諧振電感電壓的LLC諧振變換器同步整流方法，解決了常用基于電流同步整流帶來的體積龐大和成本高的問題，也避免了傳統基于整流MOS導通電壓測量法抗干擾差的問題。

本公開的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于諧振電感電壓的LLC諧振變換器同步整流方法，包括以下步驟：

步驟1、實時測量LLC諧振變換器諧振電感Lr電壓V_Lr和系統輸出電壓V_o；

步驟2、根據系統控制器發出PWM波控制開關管Q1\Q4和Q2\Q3的控制信號V_Q1和V_Q2邊沿時刻的V_Lr電壓值，V_Lr跳變時刻前后的電壓值判斷LLC諧振變換器工作模態；

步驟3、根據電路工作模態測量P態持續時間TSTA_P和N態持續時間TSTA_N；

步驟4、使用判斷的LLC諧振變換器工作模態和測量的P態持續時間TSTA_P和N態持續時間TSTA_N，在系統輸出電壓穩定，以及模態持續時間穩定的條件下，輸出同步整流信號V_S1和V_S2。

優選的，所述LLC諧振變換器包括：輸入電壓源V_in，及其濾波電容C_in；PWM輸出全橋Q1，Q4，Q2和Q3；諧振腔部分由諧振電容Lr，諧振電感Cr，勵磁電感Lm和變壓器構成；二次側整流部分由MOS管開關S1和S2構成；輸出部分由濾波電容Co和電阻負載Ro構成。