谐振电源转换装置及其控制方法制造方法及图纸

一种谐振电源转换装置及其控制方法。所述谐振电源转换装置包括以开关为基础的谐振变换器以及控制器。以开关为基础的谐振变换器用以供电予负载。控制器耦接谐振变换器与负载，并且用以控制谐振变换器的开关切换以调节谐振变换器的电源转换。其中，控制器具有电压控制回路与电流控制回路。控制器侦测负载的驱动状态，并且依据侦测的结果启用电压控制回路与电流控制回路其中之一来调整谐振变换器的开关频率。

【技术实现步骤摘要】
谐振电源转换装置及其控制方法
本专利技术是有关于一种电源转换技术，且特别是有关于一种谐振电源转换装置及其控制方法。
技术介绍
直流变换器的发展趋势如同大部分的电源产品，朝着高效率、高功率密度、高可靠性以及低成本的方向发展。谐振型变换器（如LLC谐振变换器等）由于具有在全负载范围内可实现一次侧的零电压切换（zero-voltageswitching，ZVS）以及二次侧整流二极管的零电流切换（zero-currentswitching，ZCS）等优点，近年来越来越多的应用于直流变换器。在采用谐振变换器的谐振电源转换装置中，过流保护是一个比较关键的问题。一般而言，在超载或者负载短路的情况下，谐振电路会产生很大的谐振电流。如果不对谐振电流加以限制和保护，则谐振电源转换装置很可能会因为过大的电流而损坏失效。为了对谐振电源转换装置进行过流保护，已知技术中可以通过提高谐振变换器的开关频率来增加谐振电路的阻抗，从而实现限流的功效。然而，此种过流保护机制在启用时，会使得谐振变换器的开关频率远高于正常工作的频率，使得谐振变换器的切换损耗大为增加。另外，磁性组件（如电容、电感）所需承受的应力也会随着开关频率的增加而提高，使得磁性组件的损耗也将随之增高。除此之外，由于开关频率的增加会使得电路运作的温度上升，因此谐振电源转换装置在设计上的散热要求也必须相应地提高。再者，为了确保谐振变换器在高频率时也能正常运行，因此磁性组件的尺寸也必须增大以符合高频操作的规格。
技术实现思路
本专利技术提供一种谐振电源转换装置及其控制方法，其可藉由降低谐振变换器之开关频率的方式对负载进行限流。本专利技术的谐振电源转换装置包括以开关为基础的谐振变换器以及控制器。以开关为基础的谐振变换器用以供电予负载。控制器耦接谐振变换器与负载，并且用以控制谐振变换器的开关切换以调节谐振变换器的电源转换。其中，控制器具有电压控制回路与电流控制回路。控制器侦测负载的驱动状态，并且依据侦测的结果启用电压控制回路与电流控制回路其中之一来调整谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，控制器侦测流经负载的负载电流以及施加于负载的负载电压。当控制器判断负载电流小于默认电流值时，控制器启用电压控制回路，以依据负载电压来调整谐振变换器的开关频率。当控制器判断负载电流大于等于默认电流值时，控制器启用电流控制回路，以依据负载电流来调整谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，当电压控制回路被启用时，控制器反应于负载电压的增加而增加开关频率。另外，当电流控制回路被启用时，控制器反应于负载电流的增加而降低谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，控制器包括电压比较器、第一比例调节器、电流比较器、第二比例调节器以及回路选择电路。电压比较器用以比较负载电压与参考电压，并且根据比较的结果产生电压误差讯号。第一比例调节器耦接电压比较器。第一比例调节器用以调节电压误差讯号并据以产生第一调节讯号。电流比较器用以比较负载电流与参考电流，并且根据比较的结果产生电流误差讯号。第二比例调节器耦接电流比较器。第二比例调节器用以调节电流误差讯号并据以产生第二调节讯号。回路选择电路耦接第一与第二比例调节器。回路选择电路用以依据第一与第二调节讯号其中之一产生开关频率讯号。其中，电压比较器、第一比例调节器以及回路选择电路组成电压控制回路。其中，电流比较器、第二比例调节器以及回路选择电路组成电流控制回路。在本专利技术一实施例中，回路选择电路包括选择开关以及压控振荡器。选择开关耦接第一与第二比例调节器。选择开关受控于过流判断讯号而选择第一与第二调节讯号其中之一作为控制讯号，其中过流判断讯号关联于负载电流与默认电流值的比较结果。压控振荡器耦接选择开关。压控振荡器接收控制讯号并据以产生开关频率讯号，其中开关频率讯号的讯号频率关联于谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，回路选择电路包括第一压控振荡器以及第二压控振荡器。第一与第二压控振荡器分别耦接第一与第二比例调节器。第一压控振荡器接收第一调节讯号并据以产生第一频率讯号。第二压控振荡器接收第二调节讯号并据以产生第二频率讯号。其中，回路选择电路依据过流判断讯号而选择第一与第二频率讯号其中之一作为开关频率讯号。其中，过流判断讯号关联于负载电流与默认电流值的比较结果。在本专利技术一实施例中，控制器更包括第一限幅电路以及第二限幅电路。第一限幅电路耦接于第一比例调节器与回路选择电路之间，并且用以对第一调节讯号进行限幅。第二限幅电路耦接于第二比例调节器与选择开关之间，并且用以对第二调节讯号进行限幅，其中回路选择电路依据限幅后的第一与第二调节讯号其中之一产生开关频率讯号。在本专利技术一实施例中，控制器更包括脉宽调变产生器。脉宽调变产生器耦接回路选择电路，并且用以依据开关频率讯号产生至少一个脉宽调变讯号来控制谐振变换器的开关切换。在本专利技术一实施例中，以开关为基础的谐振变换器包括桥式开关电路、谐振及变压电路、整流滤波电路以及箝位电路。桥式开关电路受控于至少一个脉宽调变讯号而导通或截止，其中所述脉宽调变讯号是由控制器所产生。谐振及变压电路耦接桥式开关电路且具有至少一个谐振电容，其中所述谐振电容反应于桥式开关电路的切换而充放能。整流滤波电路耦接谐振及变压电路与负载。整流滤波电路用以对谐振及变压电路的输出进行整流及滤波，并据以产生负载电压。箝位电路耦接谐振及变压电路，并且用以箝制谐振电容的跨压于第一电压范围。本专利技术的谐振电源转换装置的控制方法包括以下步骤：控制谐振变换器的开关切换，以使谐振变换器进行电源转换以供电予负载；侦测负载的驱动状态；以及依据侦测的结果启用电压控制回路与电流控制回路其中之一来调整谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，侦测负载的驱动状态的步骤包括：侦测流经负载的负载电流以及施加于负载的负载电压。在本专利技术一实施例中，依据侦测的结果启用电压控制回路与电流控制回路其中之一来调整谐振变换器的开关频率的步骤包括：判断负载电流是否大于等于预设电流值；若负载电流小于默认电流值，启用电压控制回路，以依据负载电压来调整谐振变换器的开关频率；以及若负载电流大于等于默认电流值，启用电流控制回路，以依据负载电流来调整谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，依据负载电压来调整谐振变换器的开关频率的步骤包括：比较负载电压与参考电压，并且根据比较的结果产生电压误差讯号；调节电压误差讯号并据以产生第一调节讯号；以及以第一调节讯号作为控制讯号，并且依据控制讯号产生开关频率讯号，其中开关频率讯号的讯号频率关联于谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，依据负载电流来调整谐振变换器的开关频率的步骤包括：比较负载电流与参考电流，并且根据比较的结果产生电流误差讯号；调节电流误差讯号并据以产生第二调节讯号；以及以第二调节讯号作为控制讯号，并且依据控制讯号产生开关频率讯号，其中开关频率讯号的讯号频率关联于谐振变换器的开关频率。在本专利技术一实施例中，依据负载电压或负载电流来调整谐振变换器的开关频率的步骤更包括：依据开关频率讯号产生至少一个脉宽调变讯号；以及利用所述脉宽调变讯号控制谐振变换器的开关切换。基于上述，本专利技术实施例提出一种谐振电源转换装置及其控制方法。所述谐振电源转换装置可侦测负载是否发生过流现象，并且据以选择性地启用电压回授本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振电源转换装置，包括：一以开关为基础的谐振变换器，用以供电予一负载；以及一控制器，耦接该谐振变换器与该负载，用以控制该谐振变换器的开关切换，以调节该谐振变换器的电源转换，其中，该控制器具有一电压控制回路与一电流控制回路，该控制器侦测该负载的驱动状态，并且依据侦测的结果启用该电压控制回路与该电流控制回路其中之一来调整该谐振变换器的一开关频率。

【技术特征摘要】
1.一种谐振电源转换装置，包括：一以开关为基础的谐振变换器，用以供电予一负载；以及一控制器，耦接该谐振变换器与该负载，用以控制该谐振变换器的开关切换，以调节该谐振变换器的电源转换，其中，该控制器具有一电压控制回路与一电流控制回路，该控制器侦测该负载的驱动状态，并且依据侦测的结果启用该电压控制回路与该电流控制回路其中之一来调整该谐振变换器的一开关频率，其特征在于，该控制器侦测流经该负载的一负载电流以及施加于该负载的一负载电压，其中：当该控制器判断该负载电流小于一默认电流值时，该控制器启用该电压控制回路，以依据该负载电压来调整该开关频率，该控制器反应于该负载电压的增加而增加该开关频率，当该控制器判断该负载电流大于等于该默认电流值时，该控制器启用该电流控制回路，以依据该负载电流来调整该开关频率，该控制器反应于该负载电流的增加而降低该开关频率。2.如权利要求1所述的谐振电源转换装置，其中该控制器包括：一电压比较器，用以比较该负载电压与一参考电压，并且根据比较的结果产生一电压误差讯号；一第一比例调节器，耦接该电压比较器，用以调节该电压误差讯号并据以产生一第一调节讯号；一电流比较器，用以比较该负载电流与一参考电流，并且根据比较的结果产生一电流误差讯号；一第二比例调节器，耦接该电流比较器，用以调节该电流误差讯号并据以产生一第二调节讯号；以及一回路选择电路，耦接该第一与第二比例调节器，用以依据该第一与第二调节讯号其中之一产生一开关频率讯号，其中，该电压比较器、该第一比例调节器以及该回路选择电路组成该电压控制回路，其中，该电流比较器、该第二比例调节器以及该回路选择电路组成该电流控制回路。3.如权利要求2所述的谐振电源转换装置，其中该回路选择电路包括：一选择开关，耦接该第一与第二比例调节器，受控于一过流判断讯号而选择该第一与第二调节讯号其中之一作为一控制讯号，其中该过流判断讯号关联于该负载电流与该默认电流值的比较结果；以及一压控振荡器，耦接该选择开关，接收该控制讯号并据以产生该开关频率讯号，其中该开关频率讯号的讯号频率关联于该开关频率。4.如权利要求2所述的谐振电源转换装置，其中该回路选择电路包括：一第一压控振荡器，耦接该第一比例调节器，接收该第一调节讯号并据以产生一第一频率讯号；以及一第二压控振荡器，耦接该第二比例调节器，接收该第二调节讯号并据以产生一第二频率讯号，其中，该回路选择电路依据一过流判断讯号而选择该第一与第二频率讯号其中之一作为该开关频率讯号，其中，该过流判断讯号关联于该负载电流与该默认电流值的比较结果。5.如权利要求2所述的谐振电源转换装置，其中该控制器更包括：一第一限幅电路，耦接于该第一比例调节器与该回路选择电路之间，用以对该第一调节讯号进行限幅；以及一第二限幅电路，耦接于该第二比例调节器与该回路选择电路之间，用以对该第二调节讯号进行限幅，其中该回路选...

【专利技术属性】
技术研发人员：段飞跃，徐明，
申请(专利权)人：南京博兰得电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32