谐振变换器及其方法技术

本申请公开了一种谐振变换器及其方法。所述谐振变换器包括：输入功率级、谐振网络、变压器、输出功率级和控制及驱动电路，所述控制及驱动电路根据表征负载电流的电流反馈信号和表征输出电压的电压反馈信号，产生控制信号，控制输入功率级和输出功率级的运行：当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽控制信号，直至输出电压低于设定电压。所述谐振变换器和方法提高了运行效率。

Resonant converter and method thereof

A resonant converter and method thereof are disclosed. The resonant converter includes an input power level, resonant network, transformer, output power level and the control and drive circuit, the control circuit and the driving voltage according to the current characterization of the load current feedback signal and the characterization of the output voltage feedback signal and generates a control signal to control the input power level and output power level: when running the load current is less than the light load threshold, shielding control signal until the output voltage is lower than the set voltage. The resonant converter and method improve operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
谐振变换器及其方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种谐振变换器。
技术介绍
谐振变换器(如LLC谐振变换器)被广泛应用于对负载调节没有严格要求的母线变换器(busconverter)。此时，谐振变换器通常为开环控制。为获得高效率，开关频率fs被设定为：其中，Lr为漏感的电感值，Cr为谐振电容的电容值，Tdead为功率变换器上下功率管的死区时间。该开关频率在负载为重载时效率比较好。当负载变轻时，原边电流和副边电流都减小，导通损耗减小，但是驱动损耗和开关损耗却和重载情况一样，导致轻载效率不理想。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的谐振变换器及其方法。根据本专利技术的实施例，提出了一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压，以驱动负载；控制及驱动电路，根据负载电流和输出电压，产生控制信号，控制输入功率级和输出功率级的运行：当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽控制信号，直至输出电压低于设定电压。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于谐振变换器的方法，所述谐振变换器接收输入电压，提供输出电压以驱动负载，所述谐振变换器包括输入功率级、谐振网络和输出功率级，所述方法包括：提供占空比为50％的时钟信号；监测输出电压和负载电流：当负载电流大于轻载阈值时，通过时钟信号控制输入功率级和输出功率级，以提供所述输出电压；当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽时钟信号，直至输出电压小于电压参考信号。根据本专利技术各方面的上述谐振变换器和方法，减小了损耗，提高了效率。附图说明图1为根据本专利技术实施例的谐振变换器100的电路结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的谐振变换器200的电路结构示意图；图3为根据本专利技术实施例的谐振变换器300的电路结构示意图；图4为根据本专利技术实施例的谐振变换器400的电路结构示意图；图5为根据本专利技术实施例的谐振变换器500的电路结构示意图；图6示意性示出了根据本专利技术实施例的用于谐振变换器的方法流程图600。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1为根据本专利技术实施例的谐振变换器100的电路结构示意图。在图1所示实施例中，所述谐振变换器100包括：输入功率级103，耦接至输入端口接收输入电压VIN；谐振网络104、变压器105和输出功率级106，三者耦接在输入功率级103和输出端口之间，并在输出端口产生受调制的输出电压VO，以驱动负载；控制及驱动电路108，根据负载电流(如表征负载电流的电流反馈信号IFB)和输出电压(如表征输出电压VO的电压反馈信号VFB)，产生控制信号，控制输入功率级103和输出功率级106的运行：当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽控制信号，直至输出电压VO低于设定电压。即当负载电流小于轻载阈值且输出电压大于设定电压时，输入功率级103和输出功率级106进入休眠模式，其他情况下输入功率级103和输出功率级106正常运行。在图1所述实施例中，所述输入功率级103具有串联耦接在输入端口和原边参考地之间的第一功率开关31和第二功率开关32，所述第一功率开关31和第二功率开关32在其串联耦接节点处产生开关电压。所述谐振网络104接收该开关电压，产生谐振电压。所述变压器105具有原边绕组51、第一副边绕组52和第二副边绕组53，其原边绕组51耦接至谐振网络104。输出功率级106包括：第一同步整流管61，耦接在变压器105(第一副边绕组52)和输出端口之间；第二同步整流管62，耦接在变压器105(第二副边绕组53)和输出端口之间；所述第一同步整流管61和第一功率开关31的导通状态相同，第二同步整流管62和第二功率开关32的导通状态相同。在一个实施例中，谐振网络104包括：谐振电容41和电感42，串联耦接在第一功率开关31与第二功率开关32的耦接节点和原边绕组51之间。在一个实施例中，电感42为原边绕组51的漏感41。在其他实施例中，电感42也可为独立的电感。在实际电路中，变压器还具有与原边绕组51并联耦接的励磁电感43。在一个实施例中，输入电压VIN为前级电路提供的48V电压；输出电压VO被调节至12V或者6V电压。所述第一功率开关31和第二功率开关32互补导通，且在一个开关周期中，两者的导通时间相同，即两者各占50％的占空比。在一个实施例中，第二功率开关32在第一功率开关31被断开后的死区时间之后被导通；第一功率开关31在第二功率开关32被断开后的死区时间之后被导通。即，在控制信号G31的下降沿和G32的上升沿之间、以及G32的下降沿和G31的上升沿之间存在死区时间。图1所示实施例的输入功率级103具有第一功率开关31和第二功率开关32，其为半桥结构。但是本领域的技术人员应该意识到，在谐振电路中，输入功率级也可以为全桥结构。图2为根据本专利技术实施例的谐振变换器200的电路结构示意图。图2所示谐振变换器200与图1所示谐振变换器100相似，与图1所示谐振变换器100不同的是，图2示意性地示出对输出电压和负载电流的采样。在图2所示实施例中，所述谐振变换器200还包括：电压反馈电路109，耦接在输出端口和副边参考地之间，产生与输出电压VO成比例的电压反馈信号VFB；开关管71，其中流过开关管71的电流与流过第二同步整流管62的电流成镜像比例关系，即开关管71与第二同步整流管62形成电流镜，以提供表征流过第二同步整流管62电流的电流反馈信号IFB。在一个实施例中，流过开关管71的电流与流过第二同步整流管62的电流的比例关系为1:10000。但是本领域的技术人员应当意识到，流过开关管71的电流与流过第二同步整流管62的电流可以呈其他任何合适的比例关系。由于在第二同步整流管62导通期间，流过第二同步整流管62的电流即为负载电流，因此电流反馈信号IFB表征了负载电流，并且与负载电流成比例。继续参见图2，在该实施例中，所述谐振变换器200还包括：连接电阻72，与开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压，以驱动负载；控制及驱动电路，根据负载电流和输出电压，产生控制信号，控制输入功率级和输出功率级的运行：当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽控制信号，直至输出电压低于设定电压。

【技术特征摘要】
1.一种谐振变换器，包括：输入功率级，耦接至输入端口，接收输入电压；谐振网络、变压器和输出功率级，三者耦接在输入功率级和输出端口之间，产生受调制的输出电压，以驱动负载；控制及驱动电路，根据负载电流和输出电压，产生控制信号，控制输入功率级和输出功率级的运行：当负载电流小于轻载阈值时，屏蔽控制信号，直至输出电压低于设定电压。2.如权利要求1所述的谐振变换器，其中所述输入功率级具有串联耦接在输入端口和原边参考地之间的第一功率开关和第二功率开关；输出功率级包括：第一同步整流管，耦接在变压器和输出端口之间；第二同步整流管，耦接在变压器和输出端口之间；其中所述第一同步整流管和第一功率开关的导通状态相同，第二同步整流管和第二功率开关的导通状态相同。3.如权利要求2所述的谐振变换器，还包括：电压反馈电路，耦接在输出端口和副边参考地之间，产生与输出电压成比例的电压反馈信号；开关管，其中流过开关管的电流与流过第二同步整流管的电流成镜像比例关系，以提供表征负载电流的电流反馈信号。4.如权利要求3所述的谐振变换器，还包括：连接电阻，与所述开关管串联耦接，所述连接电阻两端的电压为电流反馈信号。5.如权利要求2所述的谐振变换器，还包括：电压反馈电路，耦接在输出端口和副边参考地之间，产生与输出电压成比例的电压反馈信号；采样电阻，与第二同步整流管串联耦接；运算放大器，跨接在采样电阻两端，接收采样电阻两端的电压，以产生表征负载电流的电流反馈信号。6.如权利要求1所述的谐振变换器，其中所述控制及驱动电路包括：置位单元，接收表征负载电流的电流反馈信号、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳茜，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51