谐振转换器的控制方法技术

本发明专利技术提出一种谐振转换器的控制方法，应用于回授电路的控制器单元中。包括，当谐振转换器由空载或轻载操作跳至满载操作时，控制器单元会在输出电压的瞬降值与输出电流的变化量超过设定值时，控制谐振转换器内部的功率开关单元依照满载操作频率例如：100KHz进行开/关切换，本方式大幅降低输出电压的瞬降值。因此，本发明专利技术的控制方法可以在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，发挥稳定输出电压的功效。

Control Method of Resonant Converter

【技术实现步骤摘要】
谐振转换器的控制方法
本专利技术是关于电源转换器的相关
，特别是一种谐振转换器的控制方法。
技术介绍
切换式电源转换器(Switching-modepowersupply，SMPS)的技术已被广泛地应用于制作各式电机与电子产品的电源供应器。并且，随着电子产品朝向轻薄短小的趋势发展，必须通过提升切换频率的方式来增加切换式电源转换器的功率密度，才能够有效地缩小切换式电源转换器的机构体积。于是，具零电压切换(Zerovoltageswitching，ZVS)与零电流切换(Zerocurrentswitching，ZCS)特色的LLC谐振转换器(LLCresonantconverter)因此被提出。请参见图1，显示现有的一种LLC串联谐振转换器的电路架构图。如图1所示，习知的LLC串联谐振转换器2’包括：耦接直流电源VDC’的一功率开关单元23’、一谐振单元24’、一变压器单元25’、一输出整流单元26’、以及一输出滤波单元27’；其中，一死循环控制模块1’连接于所述LLC串联谐振转换器2’的输出端与所述功率开关单元23’之间。并且，由图1可以得知所述死循环控制模块1’主要包括一讯号检出单元11’、一控制器单元12’、与一隔离驱动单元13’。在LLC串联谐振转换器2’的正常工作下，调变操作频率(operatingfrequency)可以改变LLC串联谐振转换器2’的电压增益，以控制输出电压范围的调整。换句话说，相对于宽范围的输出电压，操作频率也必须跟着变宽。输出电压调变的范围越宽，操作频率也越宽，谐振线路的硬件也需要相对提升以因应操作频率，但这会造成体积增加，且效率如未相对提升，还会产生热能。除了上述问题以外，输出电压越宽，转换器越难被控制，例如，当负载3’从空载(noloadorlightload)切换至满载(fullload)时，操作频率必须被快速且大幅度地调变，这样才能够将输出电压稳定于规格内。图2显示现有的LLC串联谐振转换器的量测数据图。由图2可知，当负载从空载跳满载时，因输出电容的能量不够且操作频率从高频往低频调变太慢(如虚线方框所标示)，导致输出电压先是瞬降，且瞬降值超过2V。有鉴于此，LLC串联谐振转换器2’的制造商提出了通过调整控制器单元12’的补偿参数来加快操作频率的调变速度的方法。然而，实际中发现此方法虽然可以改善输出电压瞬降的问题，但却会造成稳态输出电压的不稳定跳动。由上述说明可以得知，确实有必要重新设计并提出一个解决方案，用以使LLC串联谐振转换器2’能够稳态输出宽范围的电压调整。有鉴于此，本专利技术的专利技术人极力加以研究专利技术，终于研发完成本专利技术，一种谐振转换器的控制方法。
技术实现思路
于现有的LLC串联谐振转换器的架构中，主要是利用回授电路依照(输出电压)误差量进行回授补偿，接着输出以控制讯号控制功率开关单元的操作频率以稳定输出电压；然而，实际的执行面显示，当负载从空载跳满载之时，操作频率无法快速地从高频往低频调变(如图2的虚线方框所标示)，导致输出电压瞬降。因此，本专利技术的主要目的在于提出一种谐振转换器的控制方法，应用于回授电路的控制器单元中。如此设置，当谐振转换器由空载(或轻载)操作跳至满载操作时，回授电路会在输出电压的瞬降值与输出电流的变化量超过设定值时，控制功率开关单元依照满载操作频率(例如：100KHz)进行开/关切换，根据此方式大幅降低输出电压的瞬降值。因此，本专利技术的控制方法可以在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，发挥稳定输出电压的功效。除此之外，本专利技术的控制方法同时能够在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，避免过载(流)现象的发生。具体的过载防护措施是先设立两个输出电流变化量的设定值。当输出电流变化量超过第一个设定值之时(例如：10A)，回授电路直接输出第二控制讯号控制所述功率开关单元依照满载操作频率进行开/关切换。并且，当电流变化量持续增大并达到或超过第二个设定值时(例如：13A)，回授电路便会对应地输出控制讯号以关闭所述功率开关单元持续两个电压环运行时间。值得特别强调的是，本专利技术的控制方法可令谐振转换器还具有以下优点：(1)不需变更回授电路的设计，能够以最低成本的方式使谐振转换器具备输出宽范围电压的能力，同时还可根据负载的大幅变动而快速地变更操作频率，维持稳定电压的输出；(2)在PWM的控制模式下，快速调变操作频率；或者，在相移控制(Phase-shift)模式下，快速调变量移量；以及(3)将本专利技术的控制方法整合至现有的回授电路之中，可获得能够同时稳定瞬时反应与稳态反应的回授控制器。为了达成上述本专利技术的主要目的，本专利技术的专利技术人提供所述谐振转换器的控制方法的一实施例，应用于一回授电路中；其中，所述回授电路连接于一谐振转换器与连接于所述谐振转换器的至少一负载之间；所述谐振转换器的控制方法包括以下步骤：(1)输入一用户控制讯号至所述回授电路的一控制器中，其中，所述控制器连接所述谐振转换器的一功率开关单元，同时还连接一功率因子转换器的一PFC开关；(2)所述用户控制讯号可被转换为一输出电压控制讯息，且所述控制器根据所述用户控制讯号控制所述功率因子转换器以及所述功率开关单元；(3)所述功率因子转换器建立一第一输出电压，同时，所述功率开关单元控制所述谐振转换器的一谐振单元以及一变压器单元，以建立一第二输出电压；其中，所述第一输出电压早于所述第二输出电压被建立；(4)所述控制器判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(6)；(5)所述第一输出电压被提高，同时，所述第二输出电压被提高；回到所述步骤(3)；以及(6)所述第一输出电压被降低，同时，所述第二输出电压被降低；回到所述步骤(3)。附图说明图1是显示现有的一种LLC串联谐振转换器的电路架构图；图2是显示现有的LLC串联谐振转换器的量测数据图；图3是显示应用有本专利技术的一种谐振转换器的控制方法的谐振转换器的架构图；图4A与图4B是显示本专利技术的一种谐振转换器的控制方法的流程图；图5是显示本专利技术的一种谐振转换器的控制方法的曲线图；图6是显示本专利技术的输出电压稳定步骤图；图7是显示串联谐振转换器的量测资料图；图8是显示本专利技术的过负载稳定步骤图；以及图9是显示串联谐振转换器的量测资料图。符号说明本专利技术1回授电路2谐振转换器3负载4用户控制讯号21功率因子转换器22PFC开关23功率开关单元24谐振单元25变压器单元26输出整流单元27输出滤波单元11讯号检出单元12控制器13隔离驱动单元16a第二电性插销S1-S6步骤S11-S14步骤S21-S24步骤V1第一输出电压V2第二输出电压f2最高频率f1最低频率D最低占空比Tr最高占空比现有技术2’LLC串联谐振转换器VDC’直流电源23’功率开关单元24’谐振单元25’变压器单元26’输出整流单元27’输出滤波单元1’死循环控制模块11’讯号检出单元12’控制器单元13’隔离驱动单元3’负载具体实施方式为了能够更清楚地描述本专利技术所提出的一种谐振转换器的控制方法，以下将配合图式，详尽说明本专利技术的较佳实施例。请参阅图3，显示应用有本专利技术的一种谐振转换器的控制方法的谐振转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振转换器的控制方法，应用于一回授电路中；其中，所述回授电路是连接于一谐振转换器与连接于所述谐振转换器的至少一负载之间；所述谐振转换器的控制方法包括以下步骤：(1)输入一用户控制讯号至所述回授电路的一控制器中，其中，所述控制器是连接所述谐振转换器的一功率开关单元，同时还连接一功率因子转换器的一PFC开关；(2)所述用户控制讯号为一输出电压控制讯息，且所述控制器根据所述输出电压控制讯息制所述功率因子转换器以及所述功率开关单元；(3)所述功率因子转换器建立一第一输出电压，同时，所述功率开关单元控制所述谐振转换器的一谐振单元以及一变压器单元，以建立一第二输出电压；其中，所述第一输出电压早于所述第二输出电压被建立；(4)所述控制器判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(6)；(5)所述第一输出电压被提高，同时，所述第二输出电压被提高；回到所述步骤(3)；以及(6)所述第一输出电压被降低，同时，所述第二输出电压被降低；回到所述步骤(3)。

【技术特征摘要】
1.一种谐振转换器的控制方法，应用于一回授电路中；其中，所述回授电路是连接于一谐振转换器与连接于所述谐振转换器的至少一负载之间；所述谐振转换器的控制方法包括以下步骤：(1)输入一用户控制讯号至所述回授电路的一控制器中，其中，所述控制器是连接所述谐振转换器的一功率开关单元，同时还连接一功率因子转换器的一PFC开关；(2)所述用户控制讯号为一输出电压控制讯息，且所述控制器根据所述输出电压控制讯息制所述功率因子转换器以及所述功率开关单元；(3)所述功率因子转换器建立一第一输出电压，同时，所述功率开关单元控制所述谐振转换器的一谐振单元以及一变压器单元，以建立一第二输出电压；其中，所述第一输出电压早于所述第二输出电压被建立；(4)所述控制器判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(6)；(5)所述第一输出电压被提高，同时，所述第二输出电压被提高；回到所述步骤(3)；以及(6)所述第一输出电压被降低，同时，所述第二输出电压被降低；回到所述步骤(3)。2.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，其中，在所述步骤(5)与所述步骤(6)后，所述用户控制讯号被转换为一频率讯号，且所述频率讯号在一定范围内调变；并且，在固定所述频率讯号的一占空比的情况下，所述控制器依照所述频率讯号控制所述功率开关单元。3.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，其中，在所述步骤(5)与所述步骤(6)后，所述用户控制讯号被转换为一占空比讯号，且所述占空比讯号在一定范围内调变；并且，在固定所述占空比讯号的一频率的情况下，所述控制器依照所述占空比讯号控制所述功率开关单元。4.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，还包括以下步骤：(71)以所述回授电路监测所述谐振转换器的一输出电流与一输出电压的变化；(72)判断在一周期范围内，是否所述输出电压的变化大于一电压临界值且所述输出电流的变化大于一电流临界值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈博铭，吕绍捷，
申请(专利权)人：明纬广州电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44