一种DCDC变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种DCDC变换器，包括依次串联连接的降压电路和谐振单元，及分别用于控制降压电路和谐振单元的控制器，降压电路用于将输入电压降压以输入至谐振单元的输入端，控制器用于获取谐振单元的输出端电压，并依据输出端电压的目标值控制降压电路的输出电压以及谐振单元的开关频率直至输出端电压达到目标值，和在输出端电压达到目标值后控制谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率。由于降压电路的降压范围较宽，可保证谐振单元的开关频率在较长时间内低于谐振频率，因此，克服了现有技术中，开关频率随着目标值的降低而增大的问题，从而降低整流二极管的损耗。此外，本发明专利技术还公开一种DCDC变换器的控制方法，效果如上所述。

A DCDC converter and its control method

The invention discloses a DCDC converter, including buck circuit in series resonant unit connected respectively, and a controller for controlling the step-down circuit resonant unit, step-down circuit for converting an input voltage to the input to a step-down resonant unit, the controller for output voltage for resonant unit, and on the basis of the output voltage the target value of the output voltage and the switching frequency of the resonant voltage output end of the control unit until the step-down circuit reach the target value, and the voltage at the output end after reaching the target control unit resonant switching frequency is equal to the resonant frequency of small Yu Huo. Because the step-down range of the step down circuit is wide, it can ensure that the switching frequency of the resonant unit is lower than the resonance frequency in a long time. Therefore, it overcomes the problem that the switching frequency increases with the decrease of the target value in the existing technology, so as to reduce the loss of the rectifier diode. In addition, the invention also discloses a control method of a DCDC converter, as described above.

【技术实现步骤摘要】
一种DCDC变换器及其控制方法
本专利技术涉及电子
，特别是涉及一种DCDC变换器及其控制方法。
技术介绍
随着新能源汽车的快速兴起，电动汽车是未来的主要方向。图1为现有技术提供的一种电动汽车的内部供电结构图。如图1所示，高压蓄电池10分别与逆变器11和DCDC变换器12连接，逆变器11将高压蓄电池10输出的电能转换为交流电输出，DCDC变换器12将电能转换为直流电供蓄电池13及车载用电器14使用。图2为现有技术提供的一种DCDC变换器的电路图。如图2所示，DCDC变换器12包括boost升压电路120，即L1、D1、Q1、和C1，与boost升压电路120连接的谐振单元121。如图2所示，谐振单元121中包括方波发生器，即开关管Q2和Q3，与方波发生器连接的谐振网络，即C2、L2、L3和T1，与谐振网络连接的整流电路，即D2、D3和C3。具体工作过程为：通过boost升压电路120把输入的电压Vin升高到800V左右，然后通过谐振单元121依次将信号转换为方波信号，滤波、降压和整流，最后输出至蓄电池13。如蓄电池的额定电压为V1，则在其正常运行时，DCDC变换器12的额定输出电压为V1，在该工况下，开关管Q2和Q3的开关频率不大于谐振网络的谐振频率，因此，能够保证DCDC变换器12高效率工作，且整流二极管D2和D3能够实现零电流关断，从而整体功耗较小。但是在实际工作中，蓄电池13不仅需要工作在其额定电压V1，在其充电过程中还需要其输入电压小于V1，如蓄电池的额定电压为27V，输入电压的变化范围实际应为16V-27V，因此需要DCDC变换器12输出更小的电压。由于boost升压电路120的作用是升压，其最小输出电压不会低于其输入电压，导致boost升压电路120的电压降低范围很窄。因此，当蓄电池需要较低电压时，根据谐振网络的特性，则需要开关管Q2和Q3的开关频率大于谐振频率，一旦开关频率大于谐振频率，导致DCDC变换器12的工作效率降低，且整流二极管D2和D3无法实现零电流关断，增加了损耗。由此可见，当DCDC变换器12的负载所需的电压较低时，如何降低损耗是本领域技术人员亟待解决地问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种DCDC变换器，当其负载所需的电压较低时，降低损耗。另外，还提供一种针对该DCDC变换器的控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种DCDC变换器，包括依次串联连接的降压电路和谐振单元，及分别用于控制所述降压电路和所述谐振单元的控制器，所述降压电路用于将输入电压降压以输入至所述谐振单元的输入端，所述控制器用于获取所述谐振单元的输出端电压，并依据所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及所述谐振单元的开关频率直至所述输出端电压达到所述目标值，和在所述输出端电压达到所述目标值后控制所述谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率，其中，所述谐振单元的输出端用于与负载连接。优选地，所述降压电路为Buck电路，所述控制器控制所述Buck电路中的第一开关管。优选地，所述控制器包括第一控制模块、第二控制模块和检测模块；所述第一控制模块，用于依据所述输出端电压的目标值Vout控制所述降压电路的输出电压Vbus降低至Vout/k，其中K为所述谐振单元的增益；所述第二控制模块，用于依据所述降压电路的输出电压Vbus和所述目标值Vout控制所述谐振单元输出端电压达到所述目标值Vout；检测模块，用于实时获取所述输出端电压，并在所述输出端电压达到所述目标值Vout时，触发所述第二控制模块以使所述第二控制模块控制所述谐振单元的开关频率小于或等于所述谐振频率。优选地，所述谐振单元的数量至少为2个，各所述谐振单元的输出端用于分别与多个所述负载连接，所述控制器用于分别采集各所述输出端电压，并依据各所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及各所述谐振单元的开关频率直至各所述输出端电压分别达到各自的目标值，和在各所述输出端电压达到所述目标值后控制各所述谐振单元的开关频率小于或等于所述谐振频率。优选地，所述谐振单元中的谐振网络具体包括第二电容、第三电容、第三电感、第四电感和第二降压变压器；其中，所述第二电容的第一端与所述谐振单元中的方波发生器的第二开关管的漏极连接，所述第三电容的第二端与所述方波发生器的第三开关管的源极连接，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第一端连接，并与所述第三电感的第一端连接，所述第三电感的第二端与所述第四电感的第一端连接，所述第四电感的第二端与所述第二开关管的源极和所述第三开关管的漏极连接，所述第四电感与所述第二降压变压器的初级绕组并联，所述第二降压变压器的次级绕组与所述谐振网络中的整流电路连接。优选地，所述谐振单元中的谐振网络还包括第四电容；其中，所述第二开关管的源极和所述第三开关管的漏极通过所述第四电容与所述第四电感的第二端连接。优选地，所述谐振单元为LLC谐振电路。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种DCDC变换器的控制方法，所述DCDC变换器包括依次串联连接的降压电路和谐振单元，及分别用于控制所述降压电路和所述谐振单元的控制器，所述控制器获取所述谐振单元的输出端电压，并依据所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及所述谐振单元的开关频率直至所述输出端电压达到所述目标值，和在所述输出端电压达到所述目标值后控制所述谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率。优选地，所述降压电路为Buck电路。优选地，所述控制器的控制方法具体包括：依据所述输出端电压的目标值Vout控制所述降压电路的输出电压Vbus降低至Vout/k，其中K为所述谐振单元的增益；依据所述降压电路的输出电压Vbus和所述目标值Vout控制所述谐振单元输出端电压达到所述目标值Vout；实时获取所述输出端电压，并在所述输出端电压达到所述目标值Vout时，触发所述第二控制模块以使所述第二控制模块控制所述谐振单元的开关频率小于或等于所述谐振频率。本专利技术所提供的DCDC变换器，降压电路将电源输入的直流电进行降压，然后传输给谐振单元，谐振单元依据控制器的控制信号将降压后的信号再次转换为负载所需的供电电压。控制器会依据谐振单元输出端电压的目标值，相应地控制降压电路的输出电压以及谐振单元的开关频率直至谐振单元的输出端电压达到目标值，并且在达到目标值之后控制谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率。由此可见，本变换器可以根据目标值相适应的控制降压电路的输出电压和谐振单元的开关频率，由于降压电路的降压范围较宽，可以保证谐振单元的开关频率在较长时间内低于谐振频率，因此，克服了现有技术中，开关频率随着目标值的降低而增大的问题，从而保证整流二极管能够实现零电流关断和降低损耗。此外，本专利技术还提供一种该DCDC变换器的控制方法，效果如上所述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的一种电动汽车的内部供电结构图；图2为现有技术提供的一种DCDC变换器的电路图；图3为本专利技术实施例提供的一种DCDC变换器的结构图；图4为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DCDC变换器，其特征在于，包括依次串联连接的降压电路和谐振单元，及分别用于控制所述降压电路和所述谐振单元的控制器，所述降压电路用于将输入电压降压以输入至所述谐振单元的输入端，所述控制器用于获取所述谐振单元的输出端电压，并依据所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及所述谐振单元的开关频率直至所述输出端电压达到所述目标值，和在所述输出端电压达到所述目标值后控制所述谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率，其中，所述谐振单元的输出端用于与负载连接。

【技术特征摘要】
1.一种DCDC变换器，其特征在于，包括依次串联连接的降压电路和谐振单元，及分别用于控制所述降压电路和所述谐振单元的控制器，所述降压电路用于将输入电压降压以输入至所述谐振单元的输入端，所述控制器用于获取所述谐振单元的输出端电压，并依据所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及所述谐振单元的开关频率直至所述输出端电压达到所述目标值，和在所述输出端电压达到所述目标值后控制所述谐振单元的开关频率小于或等于谐振频率，其中，所述谐振单元的输出端用于与负载连接。2.根据权利要求1所述的DCDC变换器，其特征在于，所述降压电路为Buck电路，所述控制器控制所述Buck电路中的第一开关管。3.根据权利要求1所述的DCDC变换器，其特征在于，所述控制器包括第一控制模块、第二控制模块和检测模块；所述第一控制模块，用于依据所述输出端电压的目标值Vout控制所述降压电路的输出电压Vbus降低至Vout/k，其中K为所述谐振单元的增益；所述第二控制模块，用于依据所述降压电路的输出电压Vbus和所述目标值Vout控制所述谐振单元输出端电压达到所述目标值Vout；检测模块，用于实时获取所述输出端电压，并在所述输出端电压达到所述目标值Vout时，触发所述第二控制模块以使所述第二控制模块控制所述谐振单元的开关频率小于或等于所述谐振频率。4.根据权利要求1所述的DCDC变换器，其特征在于，所述谐振单元的数量至少为2个，各所述谐振单元的输出端用于分别与多个所述负载连接，所述控制器用于分别采集各所述输出端电压，并依据各所述输出端电压的目标值控制所述降压电路的输出电压以及各所述谐振单元的开关频率直至各所述输出端电压分别达到各自的目标值，和在各所述输出端电压达到所述目标值后控制各所述谐振单元的开关频率小于或等于所述谐振频率。5.根据权利要求1-3任意一项所述的DCDC变换器，其特征在于，所述谐振单元中的谐振网络具体包括第二电容、第三电容、第三电感、第四电感和第二降压变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晨，邓小康，王凯，董瑞勇，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44