[發明專利]包括逆變全橋的轉換器及其控制方法

在審

• 申請號: 202210652607.2
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN115528939A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: P·雷蘭德;J·伯克;R·安魯;F·沙夫邁斯特
• 申請（專利權）人: 泰達電子股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/088;H02M3/335
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 牛芬潔;臧建明

為了平衡逆變全橋的兩個橋臂的開關的熱應力，使用具有調制周期T_mod兩倍于輸入電壓的周期T的加減計數器來生成驅動信號。該加減計數器的第一比較值為具有D/4，第二比較值為(2+D)/4，其中，D是占空比，第二半橋為周期為T的移相。在另一實施例中，第二半橋沒有移相，但具有不同的比較值，其中，第二半橋的第一比較值為(1?D/4)，第二半橋的第二比較值為(1?(2+D)/4)。驅動信號的產生包括：每次在加減計數器的加計數或減計數越過比較值中的一個時，開關被接通或關斷，這樣，在整個調制周期T_mod上，逆變全橋的每個橋臂的開關可在相同的電流下接通和關斷，從而平衡開關損耗，也因此使每個橋臂的熱應力達到平衡。

技術領域

本發明涉及一種用于控制轉換器的方法，該轉換器包括逆變全橋，該逆變全橋具有第一輸入端子、第二輸入端子、第一半橋和第二半橋，所述第一半橋和第二半橋跨接在所述第一輸入端子和第二輸入端子上；其中，在第一輸入端子和第二輸入端子之間提供具有周期T的輸入電壓(Vin)，并且其中，每個半橋包括串聯在第一輸入端子和第二輸入端子之間的第一開關和第二開關；其中，開關的驅動信號利用占空比為D的脈寬調制技術生成。本發明還涉及一種轉換器，該轉換器包括逆變全橋，該逆變全橋具有第一輸入端子、第二輸入端子、第一半橋和第二半橋，該第一半橋和第二半橋跨接在所述第一輸入端子和第二輸入端子上；其中，每個半橋包括串聯在第一輸入端子和第二輸入端子之間的第一開關和第二開關，并且其中，逆變全橋還包括驅動信號發生器，用于利用占空比為D的脈寬調制技術為開關生成驅動信號。

背景技術

移相調制轉換器(Phase-shift modulated converter)廣泛應用于各種應用。例如，移相調制被用作移相全橋轉換器的調制模式，也被應用于LLC轉換器，以降低輕載時的增益，并在單級架構中平衡所有負載條件下的交錯式LLC轉換器。在移相調制中，逆變器的兩個半橋(橋臂)都以大約50％的占空比運行，其中，對單個橋臂調制移相，以調整電壓傳輸比。

雖然這是一種易于實現的調制方式，但缺點在于：超前半橋(leading halfbridge)承受的開關損耗總是比滯后橋臂(lagging leg)更大。由于電流在續流間隔中(freewheeling interval)減小，超前橋臂(leading leg)在較大電流下關斷，而滯后橋臂在顯著較低的電流下關斷。此外，由于串聯電感中的能量可能不夠大，滯后橋臂的這種較低的關斷電流可能導致超前橋臂無法進行零電壓開關(zero voltage switching,ZVS)。這也可能增加開關損耗。較大的開關損耗導致超前橋臂和滯后橋臂的開關的熱失衡。超前橋臂開關的溫度總是較高。

這種開關的不均等的應力可能導致一些開關提早失效，從而導致整個逆變器在其他大多數組件仍處于良好狀態可以繼續工作的時候就提早失效。

為了平衡開關損耗，有的作法是將超前橋臂與滯后橋臂互換。然而，此種作法必須由外部控制，需要對PWM寄存器重新編程，這就形成了非閉合(non-closed)控制方法。

發明內容

本發明的目的是創建一種轉換器和一種用于控制前文提到的技術領域的轉換器的方法，該方法能夠減少甚至消除操作期間開關的熱失衡，從而使用閉合調制(closedmodulation)方法。

本發明的關于控制方法的解決方案可參見下面的實施方式。根據本發明，開關(S1、S2、S3、S4)的驅動信號利用占空比為D脈寬調制技術生成，所用加減計數器具有周期T_mod(周期T的兩倍)、第一比較值和第二比較值，其中：

第一半橋的第一開關(S1)在加減計數器進行加計數到第一比較值時接通，

第一半橋的第一開關(S1)在加減計數器進行加計數到第二比較值時關斷，

第一半橋的第一開關(S1)在加減計數器進行減計數到第二比較值時接通，

第一半橋的第一開關(S1)在加減計數器進行減計數到第一比較值時關斷，