一种谐振变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种谐振变换器，包括驱动信号调节模块和驱动信号产生模块；所述驱动信号调节模块采集该谐振变换器的当前直流输出的电压值，依据所采集的直流电压值产生第一控制信号和第二控制信号并传输到所述驱动信号产生模块；所述驱动信号产生模块依据所述第一控制信号和第二控制信号调节发送到所述开关单元的开关器件上的驱动信号的参数，从而控制所述开关单元中开关器件的占空比或导通角和开关频率，使得所述直流输出的电压值稳定在设定的范围内；其中，所述第一控制信号控制占空比或导通角，所述第二控制信号控制开关频率。实施本发明专利技术的一种谐振变换器，具有以下有益效果：其容易实现保护控制、过零开关不易失效、器件应力小。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振变换器
本专利技术涉及电源领域，更具体地说，涉及一种谐振变换器。
技术介绍
谐振开关变换器（resonantconverter）主功率电路主要由开关装置，整流装置和谐振网络等构成。由于谐振开关变换器工作于零电压（ZVS）开关或/和零电流（ZCS）开关状态，具有开关频率高、电路体积小、功率密度高等优点。在现有技术中，变频控制（variablefrequencycontrol）策略与定频控制（fixedfrequencycontrol）策略均能应用于谐振开关变换器。这些控制策略中，变频控制策略通过开关装置改变激励源（通常为电压源）的频率，以此改变谐振网络各元件阻抗值，进而达到控制传输功率的目的；定频控制策略则通过开关装置改变激励源（通常为电压源）的幅值，进而达到控制传输功率的目的。然而，一方面变频控制策略在宽负载、宽输入应用场合常导致谐振开关变换器环流能量大、开关频率变化范围宽、磁性元件利用率低与启动/保护控制实现困难等问题；另一方面定频控制策略在此类场合亦会造成谐振开关变换器零电压开关/零电流开关失效、器件电压电流应力大等问题。因此，采用现有技术的谐振开关变换器具有保护控制实现困难、容易出现过零开关失效、器件应力大等缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述保护控制实现困难、容易出现过零开关失效、器件应力大的缺陷，提供一种容易实现保护控制、过零开关不易失效、器件应力小的一种谐振变换器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种谐振变换器，包括将输入的直流电压转换为方波脉冲的开关单元，所述方波脉冲经过谐振网络、高频变压器和整流单元后成为一个设定的电压值的直流输出，还包括驱动信号调节模块和驱动信号产生模块；所述驱动信号调节模块采集该谐振变换器的当前直流输出的电压值，依据所采集的直流电压值产生第一控制信号和第二控制信号并传输到所述驱动信号产生模块；所述驱动信号产生模块依据所述第一控制信号和第二控制信号调节发送到所述开关单元的开关器件上的驱动信号的参数，从而控制所述开关单元中开关器件的占空比或导通角和开关频率，使得所述直流输出的电压值稳定在设定的范围内；其中，所述第一控制信号控制占空比或导通角，所述第二控制信号控制开关频率。更进一步地，所述第一控制信号调节后的占空比或导通角与所述驱动信号调节模块采集到的直流输出电压和参考电压的差值经误差放大后的结果成正比；所述第二控制信号与所述第一驱动信号之间存在线性关系。更进一步地，所述第一控制信号与所述第二控制信号满足以下线性关系：vδ+Vkvfs=Vf其中，所述第一控制信号为vδ、所述第二控制信号为vfs，Vk、Vf为由所述谐振变换器的设计参数决定的、大于零的常数。更进一步地，在所述第一控制信号和第二控制信号的调节下，所述驱动信号调节模块输出的驱动信号的频率和占空比或导通角相互对应，当该驱动信号的占空比或导通角为一个设定值时，其频率为另外一个设定值。更进一步地，所述驱动信号调节模块包括电压采样模块、误差放大模块和线性耦合模块；其中，所述电压采样模块由直流输出端采样，得到采样电压并输出给所述误差放大模块；所述误差放大模块将所述采样电压和参考电压取其差值并对得到的差值进行比例积分后得到误差电压；所述线性耦合模块取得误差电压，经过与设置的电压进行运算后分别产生所述第一控制信号与所述第二控制信号；所述第一控制信号与所述第二控制信号输送到所述驱动信号产生模块。更进一步地，所述驱动信号产生模块包括波形产生模块、比较模块和驱动模块；其中，所述波形产生模块根据所述第二控制信号调节内部受控电流源，产生峰值恒定、频率与所述第二控制信号成正比的三角波；同时，还在所述三角波的峰值时刻产生一个与该三角波峰值同频的窄脉冲序列，并将该窄脉冲序列输送到所述驱动模块；所述比较模块比较所述第一控制信号与所述三角波，并将比较结果送至所述驱动模块；所述驱动模块的两个上升沿触发电路分别检测所述窄脉冲序列上升沿与所述比较结果上升沿时刻，并分别在所述上升沿时刻翻转所述上升沿触发电路的输出电平，所述上升沿触发电路的输出电平或所述上升沿触发电路的输出电平经过逻辑非门后分别输出到不同的开关器件的控制端上，形成所述谐振变换器开关单元的驱动信号。更进一步地，所述线性耦合模块包括第一减法器、第二减法器、乘法器和限幅电路；误差电压连接在所述第一减法器的一个输入端，所述第一减法器的另一输入端输入设定的第一电压，所述第一减法器的输出端通过限幅电路分别输出到所述比较器一个输入端和所述乘法器的一个输入端；所述乘法器的另一输入端连接设定的第二电压，所述乘法器输出端与所述第二减法器的一个输入端连接；所述第二减法器的另一个输入端与设定的第三电压连接，所述第二减法器的输出端连接到所述波形产生模块的输入端；所述误差电压和所述乘法器的输出端分别连接在所述第一减法器和第二减法器的负输入端。更进一步地，所述第一电压、第二电压和第三电压均为正电压；其中，第一电压大小决定了所述谐振变换器的最小占空比或导通角，所述第三电压大小决定了所述谐振变换器的最大开关频率。更进一步地，所述开关单元包括全桥或半桥结构，所述谐振网络包括与所述开关单元相适配的串联谐振网络、并联谐振网络、LCC或LLC谐振网络。更进一步地，所述整流单元包括二极管整流、倍流整流、全波整流或同步整流电路。实施本专利技术的一种谐振变换器，具有以下有益效果：由于对输出采样而得到的误差电压，使用该误差电压产生具有线性关系的、调节驱动信号占空比或导通角和频率的第一控制信号和第二控制信号，通过对产生上述第一控制信号和第二控制信号的单元或模块的参数设置，将需要的调节量分散到驱动信号的占空比或导通角和频率上去，使得二者产生叠加的效果，从而实现通过较小的调节量实现较大的调制范围的效果。因此，其容易实现保护控制、过零开关不易失效、器件应力小。附图说明图1是本专利技术一种谐振变换器实施例的结构示意图；图2是所述实施例中驱动信号调节模块的结构示意图；图3是所述实施例中驱动信号产生模块的结构示意图；图4是所述实施例中线性耦合模块的结构示意图；图5是所述实施例中一种情况下的谐振变换器电路图；图6是图5中各关键节点的波形示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步说明。如图1所示，在本专利技术的一种谐振变换器实施例中，该谐振变换器包括将输入的直流电压转换为方波脉冲的开关单元，所述方波脉冲经过谐振网络、高频变压器和整流单元后成为一个设定的电压值的直流输出，还包括驱动信号调节模块和驱动信号产生模块；所述驱动信号调节模块采集该谐振变换器的当前直流输出的电压值，依据所采集的直流电压值产生第一控制信号和第二控制信号并传输到所述驱动信号产生模块；所述驱动信号产生模块依据所述第一控制信号和第二控制信号调节发送到所述开关单元的开关器件上的驱动信号的参数，从而控制所述开关单元中开关器件的占空比或导通角和开关频率，使得所述直流输出的电压值稳定在设定的范围内；其中，所述第一控制信号控制占空比或导通角，所述第二控制信号控制开关频率。换句话说，在本实施例中，该谐振变换器中的驱动信号调节模块由该谐振变换器的直流输出端取得当前的直流输出电压，根据取得的当前电压进行运算或变换，得到第一控制信号和第二控制信号，该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振变换器，包括将输入的直流电压转换为方波脉冲的开关单元，所述方波脉冲经过谐振网络、高频变压器和整流单元后成为一个设定的电压值的直流输出，其特征在于，还包括驱动信号调节模块和驱动信号产生模块；所述驱动信号调节模块采集该谐振变换器的当前直流输出的电压值，依据所采集的直流电压值产生第一控制信号和第二控制信号并传输到所述驱动信号产生模块；所述驱动信号产生模块依据所述第一控制信号和第二控制信号调节发送到所述开关单元的开关器件上的驱动信号的参数，从而控制所述开关单元中开关器件的占空比或导通角和开关频率，使得所述直流输出的电压值稳定在设定的范围内；其中，所述第一控制信号控制占空比或导通角，所述第二控制信号控制开关频率。

【技术特征摘要】
1.一种谐振变换器，包括将输入的直流电压转换为方波脉冲的开关单元，所述方波脉冲经过谐振网络、高频变压器和整流单元后成为一个设定的电压值的直流输出，其特征在于，还包括驱动信号调节模块和驱动信号产生模块；所述驱动信号调节模块采集该谐振变换器的当前直流输出的电压值，依据所采集的直流电压值产生第一控制信号和第二控制信号并传输到所述驱动信号产生模块；所述驱动信号产生模块依据所述第一控制信号和第二控制信号调节发送到所述开关单元的开关器件上的驱动信号的参数，从而控制所述开关单元中开关器件的占空比或导通角和开关频率，使得所述直流输出的电压值稳定在设定的范围内；其中，所述第一控制信号控制占空比或导通角，所述第二控制信号控制开关频率。2.根据权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一控制信号调节后的占空比或导通角与所述驱动信号调节模块采集到的直流输出电压和参考电压的差值经误差放大后的结果成正比；所述第二控制信号与所述第一驱动信号之间存在线性关系。3.根据权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一控制信号与所述第二控制信号满足以下线性关系：vδ+Vkvfs=Vf其中，所述第一控制信号为vδ、所述第二控制信号为vfs，Vk、Vf为由所述谐振变换器的设计参数决定的、大于零的常数。4.根据权利要求3所述的谐振变换器，其特征在于，在所述第一控制信号和第二控制信号的调节下，所述驱动信号调节模块输出的驱动信号的频率和占空比或导通角相互对应，当该驱动信号的占空比或导通角为一个设定值时，其频率为另外一个设定值。5.根据权利要求4所述的谐振变换器，其特征在于，所述驱动信号调节模块包括电压采样模块、误差放大模块和线性耦合模块；其中，所述电压采样模块由直流输出端采样，得到采样电压并输出给所述误差放大模块；所述误差放大模块将所述采样电压和参考电压取其差值并对得到的差值进行比例积分后得到误差电压；所述线性耦合模块取得误差电压，经过与设置的电压进行运算后分别产生所述第一控制信号与所述第二控制信号；所述第一控制信号与所述第二控制信号输送到所述驱动信号产生模块。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃斌，崔荣明，宋栋梁，
申请(专利权)人：深圳市皓文电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44