控制开关谐振转换器制造技术

本申请涉及控制开关谐振转换器。提供了一种用于控制转换器的方法和控制器。在该方法和控制器中，使用第一电流和不同于该第一电流的第二电流对电容同时充电或者使用该第一电流和该第二电流对电容同时放电。提供晶体管和吸收晶体管提供或吸收该第一电流以对该电容充电或放电。运算跨导放大器基于流过该谐振回路的电流的水平来确定该第二电流的水平。该运算跨导放大器提供或吸收该第二电流以对该电容充电或放电。此外，提供逻辑以基于该电容两端的电压来输出用于操作该转换器的开关信号。

Controlled switching resonant converter

This application relates to a control switching resonant converter. A method and a controller for controlling the converter are provided. In this method and controller, the capacitor is charged simultaneously with the first current and the second current different from the first current, or the capacitor is discharged simultaneously with the first current and the second current. The supply transistor and the absorption transistor supply or absorb the first current to charge or discharge the capacitor. The operational transconductance amplifier determines the level of the second current based on the level of the current flowing through the resonant circuit. The operational transconductance amplifier provides or absorbs the second current to charge or discharge the capacitor. In addition, logic is provided to output a switching signal for operating the converter based on the voltage at both ends of the capacitor.

【技术实现步骤摘要】
控制开关谐振转换器
本申请涉及一种用于控制开关谐振转换器的方法和控制器，尤其涉及一种减轻转换器和谐振回路属性对控制操作的影响的方法和控制器。
技术介绍
开关谐振转换器属于一类DC-DC转换器，其包括初级侧谐振回路和次级侧输出整流。用于开关谐振转换器的典型控制技术是输出电平响应，由此将输出电压或表示输出电压的信号反馈回控制器以用于指示开关操作。另外，一些控制技术利用受控的电容充电和放电来得出开关定时。用于控制开关谐振转换器的一些传统技术往往在初级侧和次级侧电流中产生不对称性。另外，一些传统技术正性地增强了谐振转换器中的干扰。
技术实现思路
在一个实施例中，一种系统包括转换器，该转换器包括变压器，该变压器具有在所述变压器的初级侧中的初级绕组和在所述变压器的次级侧中的次级绕组。所述转换器包括在所述初级侧中的谐振回路。在一个实施例中，控制器包括：电容，被配置为使用第一电流和不同于所述第一电流的第二电流同时充电或者使用所述第一电流和所述第二电流同时放电；提供(sourcing)晶体管和吸收(sinking)晶体管，被配置为提供或吸收所述第一电流以对所述电容充电或放电；运算跨导放大器，被配置为基于流过所述谐振回路的电流的电平来确定所述第二电流的电平，并且提供或吸收所述第二电流以对所述电容充电或放电；以及逻辑，被配置为基于所述电容两端的电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。在一个实施例中，所述逻辑被配置为确定所述电容两端的电压是否低于第一电压阈值或超过第二电压阈值，响应于确定所述电容两端的所述电压低于所述第一电压阈值，使所述开关信号有效(assert)，并且响应于确定所述电容两端的所述电压超过所述第一电压阈值，使所述开关信号无效(deassert)。在一个实施例中，所述控制器包括：峰值参考电压生成级，被配置为生成与所述开关信号的开关周期的持续时间成比例的第一电压，将所述第一电压和所述第一电压阈值求和，并且将所述第二电压阈值设置为所述第一电压和所述第一电压阈值之和。在一个实施例中，所述控制器包括偏置电路，所述偏置电路被配置为接收表示所述转换器的输入电压的电压，基于表示所述转换器的所述输入电压的所述电压，生成用于偏置所述运算跨导放大器的偏置电流，以及将所述偏置电流输出到所述运算跨导放大器。在一个实施例中，所述偏置电路被配置为生成与所述转换器的所述输入电压成比例的所述偏置电流。在一个实施例中，所述运算跨导放大器被配置为将所述第二电流的电平确定为与所述偏置电流成比例。在一个实施例中，所述提供晶体管和吸收晶体管被配置为提供或吸收表示所述转换器的输出电压的所述第一电流。在一个实施例中，一种用于操作转换器的控制器包括：电容，被配置为使用第一电流和不同于所述第一电流的第二电流进行充电或放电；提供晶体管和吸收晶体管，被配置为提供或吸收所述第一电流以对所述电容充电或放电；运算跨导放大器，被配置为基于流过所述转换器的所述谐振回路的电流的水平来确定所述第二电流的电平，并且吸收或提供所述第二电流以对所述电容充电或放电；以及逻辑，被配置为基于所述电容两端的电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。在一个实施例中，所述逻辑被配置为确定所述电容两端的电压是否低于第一电压阈值或超过第二电压阈值；响应于确定电容两端的电压低于第一电压阈值，使开关信号有效；以及响应于确定所述电容两端的所述电压超过所述第二电压阈值，使开关信号无效。在一个实施例中，所述控制器包括：峰值参考电压生成级，被配置为生成与所述转换器的所述开关信号的开关周期的持续时间成比例的第一电压，将所述第一电压和所述第一电压阈值求和，并且将所述第二电压阈值设置为所述第一电压和所述第一电压阈值之和。在一个实施例中，所述控制器包括偏置电路，该偏置电路被配置为接收表示所述转换器的输入电压的电压，基于表示所述转换器的所述输入电压的所述电压，生成用于偏置所述运算跨导放大器的偏置电流，以及将所述偏置电流输出到所述运算跨导放大器。在一个实施例中，所述偏置电路被配置为生成与所述转换器的输入电压成比例的所述偏置电流。在一个实施例中，所述运算跨导放大器被配置为将所述第二电流的电平确定为与所述偏置电流成比例。在一个实施例中，所述源或吸收晶体管被配置为提供或吸收表示所述转换器的输出电压的所述第一电流。在一个实施例中，一种方法包括由一个或多个晶体管提供或吸收用于对电容充电或放电的第一电流。在一个实施例中，所述电容可操作以存储用于指示开关转换器的定时的电荷。在一个实施例中，一种方法包括由运算跨导放大器基于流过所述转换器的谐振回路的电流的水平来确定第二电流的电平并且由所述运算跨导放大器吸收或提供对所述电容充电或放电的所述第二电流。在一个实施例中，一种方法包括检测所述电容两端的电压，并由逻辑基于所述电容两端的所述电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。在一个实施例中，一种方法包括：确定所述电容两端的所述电压是否低于第一电压阈值或超过第二电压阈值；响应于确定所述电容两端的所述电压低于所述第一电压阈值，使所述开关信号有效；并且响应于确定所述电容两端的所述电压超过所述第二电压阈值，使所述开关信号无效。在一个实施例中，一种方法包括生成与所述转换器的所述开关信号的开关周期的持续时间成比例的第一电压，将所述第一电压和所述第一电压阈值求和，并且将所述第二电压阈值设置为所述第一电压和所述第一电压阈值之和。在一个实施例中，一种方法包括接收表示所述转换器的输入电压的电压，基于表示所述转换器的所述输入电压的所述电压，生成用于偏置所述运算跨导放大器的偏置电流，并且输出所述偏置电流到所述运算跨导放大器。在一个实施例中，所述偏置电流与所述转换器的所述输入电压成比例。附图说明图1示出了耦合到转换器的控制级的LLC谐振转换器的电路图。图2示出了传统控制器的示意图。图3示出了根据本公开的实施例的控制器的示意图。图4示出了参考图3描述的控制器的信号图。图5示出了根据本公开的实施例的控制器的示意图。图6示出了根据本公开的实施例的控制器的示意图。图7示出了参考图6描述的控制器的信号图。具体实施方式图1示出了耦合到转换器100的控制级的LLC谐振转换器100的电路图。控制级包括控制器102、驱动级104和反馈级108。LLC谐振转换器100包括开关级106和谐振回路101，谐振回路101具有两个电感(谐振电感112(标注为“Ls”)和并联电感114(标注为“Lp”))和一个电容(谐振电容110(标注为“Cr”))。转换器100还包括变压器116，变压器116在转换器100(和变压器116)的初级侧具有初级绕组118。初级绕组118和初级侧与次级侧的两个次级绕组电流隔离。两个次级绕组包括第一次级绕组120和第二次级绕组122。转换器100还包括第一二极管124、第二二极管126和输出电容128。谐振电容110具有耦合到开关级106的半桥节点130(标注为“HB”)的第一侧。谐振电容110具有耦合到谐振电感112的第一端子的第二侧。谐振电感112具有耦合到并联电感114的第一端子和初级绕组118的第一端子的第二端子。并联电感114和初级绕组118各自具有彼此耦合并且一起耦合到初级侧参考电压节点132的第二端子。初级侧参考电压节点132可以是初级侧的接地节点。变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：包括变压器的转换器，所述变压器具有在所述变压器的初级侧中的初级绕组和在所述变压器的次级侧中的次级绕组，所述转换器包括在所述初级侧中的谐振回路；以及控制器，所述控制器包括：电容，被配置为使用第一电流和不同于所述第一电流的第二电流同时充电或者使用所述第一电流和所述第二电流同时放电；提供晶体管和吸收晶体管，被配置为提供或吸收所述第一电流以对所述电容充电或放电；运算跨导放大器，被配置为基于流过所述谐振回路的电流的水平来确定所述第二电流的水平，并且提供或吸收所述第二电流以对所述电容充电或放电；以及逻辑，被配置为基于所述电容两端的电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。

【技术特征摘要】
2018.03.27 US 15/937,0811.一种系统，包括：包括变压器的转换器，所述变压器具有在所述变压器的初级侧中的初级绕组和在所述变压器的次级侧中的次级绕组，所述转换器包括在所述初级侧中的谐振回路；以及控制器，所述控制器包括：电容，被配置为使用第一电流和不同于所述第一电流的第二电流同时充电或者使用所述第一电流和所述第二电流同时放电；提供晶体管和吸收晶体管，被配置为提供或吸收所述第一电流以对所述电容充电或放电；运算跨导放大器，被配置为基于流过所述谐振回路的电流的水平来确定所述第二电流的水平，并且提供或吸收所述第二电流以对所述电容充电或放电；以及逻辑，被配置为基于所述电容两端的电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述逻辑被配置为：确定所述电容两端的所述电压是否低于第一电压阈值或超过第二电压阈值；响应于确定所述电容两端的所述电压低于所述第一电压阈值，使所述开关信号有效；和响应于确定所述电容两端的所述电压超过所述第二电压阈值，使所述开关信号无效。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器包括峰值参考电压生成级，所述峰值参考电压生成级被配置为：生成与所述开关信号的开关周期的持续时间成比例的第一电压；将所述第一电压和所述第一电压阈值求和；以及将所述第二电压阈值设置为所述第一电压和所述第一电压阈值之和。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括偏置电路，所述偏置电路被配置为：接收表示所述转换器的输入电压的电压；基于表示所述转换器的所述输入电压的所述电压，生成用于偏置所述运算跨导放大器的偏置电流；以及将所述偏置电流输出到所述运算跨导放大器。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述偏置电路被配置为生成与所述转换器的所述输入电压成比例的所述偏置电流。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述运算跨导放大器被配置为将所述第二电流的水平确定为与所述偏置电流成比例。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述提供晶体管和吸收晶体管被配置为提供或吸收表示所述转换器的输出电压的所述第一电流。8.一种用于操作转换器的控制器，包括：电容，被配置为使用第一电流和不同于所述第一电流的第二电流进行充电或放电；提供晶体管和吸收晶体管，被配置为提供或吸收所述第一电流以对所述电容充电或放电；运算跨导放大器，被配置为基于流过所述转换器的谐振回路的电流的水平来确定所述第二电流的水平，并且吸收或提供所述第二电流以对所述电容充电或放电；以及逻辑，被配置为基于所述电容两端的电压来输出用于操作所述转换器的开关信号。9.根据权利要求8所述的控制器，其中，所述逻辑被配置为：确定所述电容两端的所述电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·阿德拉格纳，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT