本发明专利技术呈现方法、控制设备及串联谐振或LLC功率转换系统，其中在对应开关装置(Q1、Q2)的接通之后的调制开关循环的一部分期间比较谐振串联电流(Ir)与阈值(VTH)，且响应于确定所述谐振电流(Ir)低于所述阈值(VTH)而采取一或多个指示或补救行动以修改开关电路的调制控制以帮助或促进零电压开关或接近零电压开关且提供电流反向保护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制LLC及其它串联谐振转换器以促进零电压开关。
技术介绍
LLC转换器为一种形式的串联谐振转换器，其具有包含变压器初级绕组的串联谐振电路，其中开关电路用于将谐振电路或储能电路的开关节点交替地耦合到正供应节点或接地节点以提供通过变压器初级绕组的交变谐振电流。次级电路(例如，整流器)提供输出电压以驱动负载，其中调整开关电流操作以调节输出电压。取决于谐振电路及次级电路的操作频率及阻抗，串联谐振转换器可以所谓的电感模式或电容模式操作，其中通过变压器的匝数比将输出整流器及任何相关联滤波器电路的冲击反射回到初级谐振电路中，借此包含次级电路的负载阻抗实质上与谐振电流串联。开关电路的频率控制可用于基于一或多个反馈信号调节输出条件(例如，输出电压、输出电流等等)，其中谐振电路阻抗在谐振频率下最小化。LLC转换器提供谐振电感(通常为与变压器初级绕组及谐振电路电容串联连接的电感器以及串联电路中的磁化电感器)，其中LLC谐振转换器通常具有两个谐振频率。在较高谐振频率下的操作有利地促进以最小频率调整调节较宽的负载范围。LLC转换器优选地设计为在电感区域中操作，其中谐振电路电流使电压滞后。所述电感区域中的滞后电流操作促进用于串联谐振转换器中的MOSFET或其它开关装置上的零电压开关(ZVS)，由此增强系统效率同时减缓开关降级。然而，某些操作条件可改变朝向电容区域的谐振电路操作，由此抑制零电压或接近零电压开关操作。因此，电容区域中的操作是不合意的，且可能导致开关组件上的电流反向应力。虽然可定制操作频率、谐振电路组件值及其它系统设计参数来帮助防止或最小化电容区域中的操作，但输入电压下降或输入电压的其它降低及/或输出电流过载条件可能致使电路在电容区域中操作，这会导致开关装置上的过度应力。并且，在谐振电路电容器被完全充电到稳态值之前，某些电路配置可能在启动时经受电容模式操作。因此，电容区域操作降低系统效率，且可能在一些情形中导致对开关装置的降级或损坏。因此，仍旧需要改进的控制设备及技术来促进零电压开关或接近零电压开关且减缓LLC及其它串联谐振转换器的电容区域中的操作。
技术实现思路
现在概述本专利技术的各种方面以通过简要指示本专利技术的本质及实质来促进对本专利技术的基本理解，其中此概述并非本专利技术的详尽概览且既不意在识别本专利技术的某些要素也不意在划定本专利技术的范围。实际上，此概述的主要目的是在下文呈现的更详细描述之前以简化形式呈现本专利技术的一些概念。揭示功率转换系统、用于所述功率转系统的控制设备及方法。功率转换器包含谐振电路，所述谐振电路具有:串联电路，其具有一或多个电感、变压器初级绕组及串联耦合在开关节点与恒定电压节点之间的至少一个电容；开关电路，其包含耦合在输入电压节点与恒定电压节点之间的两个或两个以上开关装置。控制器提供经调制开关控制信号以控制开关电路的开关节点的电压从而控制转换器输出。开关电路在一系列开关循环中通过来自控制器的经调制开关控制信号操作，且感测电路提供表示在串联电路中流动的谐振电流的感测信号。检测电路在感测信号在给定调制半循环的预定部分中下降到低于预定阈值的情况下向控制器选择性地提供指示电容区域操作的潜在开始或电感区域操作的损失的检测信号或值。响应于接收到所述检测信号或值，控制器选择性地修改开关控制信号(例如)以增大操作频率从而促进开关装置的零电压开关或接近零电压开关操作。在某些实施例中，预定半循环部分在接通给定开关装置之后的某个非零时间开始且在关断开关装置之前结束，以便避免误脱扣以实现在谐振电路操作的电流反向每一半循环期间的期望零穿过。在某些实施例中，可使用比较器来实施检测电路以接收感测信号及电压参考，其中在比较器输出在给定半循环的预定部分期间被断言的情况下时序电路将检测信号或值选择性地提供到控制器。在某些实施方案中，处理器实施的控制器及检测电路从模/数转换器接收感测值且响应于所述感测值在给定半循环的预定部分中小于预定阈值而选择性地修改开关控制信号。在某些实施例中，所述预定阈值可为存储在电子存储器中的可调整值，从而允许个别地配置调制控制器乘积以防止或抑制各种不同的串联谐振转换器应用的电容区域操作。此外，在某些实施例中，第二检测电路可操作以将零电压开关损失的检测信号或值提供到控制器以用于调制死区时间的选择性调整，其中在感测信号的振幅在接通给定开关装置之后的非零预定时间处低于第二预定阈值的情况下提供第二检测信号或值。通过此操作，可识别趋向于零电压开关损失的条件且可采取补救行动而无需等待对功率转换器的MOSFET或其它开关装置的损坏或降级。这又可促进在更宽的操作范围上维护零电压开关同时以更高的系统效率提供改善的死区时间。提供根据本专利技术的其它方面的用于谐振功率转换器控制的方法，所述方法包含:感测在串联电路中流动的谐振电流；确定所述谐振电流在给定调制半循环的预定部分中是否低于预定阈值；及如果所述谐振电流在给定调制循环的预定部分中是低于预定阈值则选择性地修改一或多个调制开关控制信号以促进所述开关装置的零电压开关或接近零电压开关操作。【附图说明】以下描述及图式详细陈述本专利技术的某些说明性实施方案，所述实施方案指示可实行本专利技术的各种原理的若干方式。然而，所说明的实例不穷举本专利技术的所有可行实施例，将在结合附图考虑的以下详细描述中陈述本专利技术的其它目标、优点及新颖特征，其中:图1为说明具有电感操作损失检测电路的半桥LLC转换器电路实施例的示意图；图2为说明随着LLC转换器操作频率而改变的不同实例加载条件的增益曲线的图表，其展示电容操作区域及电感操作区域；图3为说明在电感操作区域中的操作期间LLC转换器的完整循环上的谐振电流的图表；图4为说明在接近电容区域的LLC转换器操作期间的谐振电流的图表；图5为说明在电容区域中的操作期间的谐振电流的图表；图6为说明LLC转换器及电感操作损失检测电路中的各种波形图的图表；图7为说明带有用于向调制控制电路提供检测输出信号的比较器及消隐电路的电感操作损失检测电路的第一电路实施例的示意图；图8为说明使用处理器实施的电感操作损失检测电路的第二实施例的示意图；图9为说明用于调制控制器中的死区时间调整的零电压开关损失检测电路的第一实施例的示意图；图10为说明使用处理器实施的零电压开关损失检测电路的第二实施例的示意图；以及图11为说明LLC转换器及零电压开关检测电路的损失中的各种波形的图表。【具体实施方式】下文结合图式描述一或多个实施例或实施方案，其中相同参考标号自始至终用于指代相同元件且其中各种特征不一定按比例绘制。图1说明具有电感操作损失(L0I)检测电路的功率转换系统实施例2。系统2包含带有谐振电路4的半桥转换器，谐振电路4包含从电源3接收DC输入电压(Vin)的开关电路。谐振电路4将交变初级电流Ip提供到变压器6的初级绕组Lp，变压器6的次级绕组Ls连接到无源全桥整流器电路8，无源全桥整流器电路8具有二极管Dl、D2、D3及D4以及输出电容器Co，从而经由正(+)及负(-)端子提供调节DC输出电压Vout与输出电流lout以用于驱动所连接负载10。控制设备12(在一个实例中为调制控制器集成电路(1C))经由高侧驱动电路14及低侧驱动电路16提供经调制开关控制信号以操作分别形成谐振电路4的开关电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率转换系统，其包括：谐振电路，其包括：串联电路，其包含至少一个电感、变压器初级绕组及彼此串联耦合在开关节点与恒定电压节点之间的至少一个电容，及开关电路，其包含彼此耦合在输入电压节点与电路接地节点之间的第一及第二开关装置，所述第一开关装置耦合在所述输入电压节点与所述开关节点之间且可以第一状态操作以选择性地耦合所述开关节点与所述输入电压节点且可以第二状态操作以根据第一开关控制信号使所述开关节点与所述输入电压节点解耦，所述第二开关装置耦合在所述开关节点与所述恒定电压节点之间且可以第一状态操作以选择性地耦合所述开关节点与所述恒定电压节点且可以第二状态操作以根据第二开关控制信号使所述开关节点与所述恒定电压节点解耦；控制器，其经操作性地耦合以在多个开关循环中的每一者中将所述第一及第二开关控制信号作为经调制信号提供到所述开关电路以修改所述开关节点处的电压从而控制转换器输出电压；感测电路，其与所述串联电路操作性地耦合以提供表示在所述串联电路中流动的谐振电流的感测信号；以及检测电路，其与所述感测电路操作性地耦合以接收所述感测信号且可操作以在所述感测信号的振幅在所述多个开关循环中的给定一者的给定半循环的预定部分中低于预定阈值的情况下以第一状态将检测信号或值提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在所述给定半循环的所述预定部分中大于或等于所述预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述检测信号或值；其中所述控制器可操作以响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值选择性地修改所述第一及第二开关控制信号。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特·艾伦·麦克唐纳，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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