一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法技术

本发明专利技术公开了一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法。包括下降调控方法，在起始阶段，工作在全桥模式，四个MOS管均工作在最小工作频率，输出电压为最大值；在第一下降调控阶段，对四个MOS管的工作频率同步进行升高调控，输出电压同步下降，四个开关MOS管的工作频率均升高至最大工作频率；在第二下降调控阶段，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐减小至零，对第四MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值，所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。另外还包括上升调控方法。本发明专利技术具有损耗低、效率高，控制灵活稳定，输出电压范围宽的优势。

A wide range output control method of LLC Resonant Converter

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法
本专利技术涉及电力控制
，尤其涉及一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法。
技术介绍
随着电力电子行业技术的不断发展，提高其工作频率可以有效的提高整个系统的功率密度，减小系统体积，但是提高工作频率就意味着开关器件的开关损耗会大大增加，而软开关技术，能很好的解决该问题。LLC谐振变换器因其软开关特性使之广泛应用于全桥和半桥电路，因此，全桥LLC谐振变换器和半桥LLC谐振变换器应运而生，该谐振变换器有工作频率范围窄，便于高频变压器和输入滤波器的设计、各开关器件工作在软开关状态、初级电压能被钳位在输入电压值等优点，使得全桥LLC谐振变换器和半桥LLC谐振变换器广泛应用于通讯电源，新能源等领域。在现有技术中，LLC谐振电路的控制方法包括脉宽频率调制，主要通过改变开关频率来控制输出电压，这种方法的缺点是输出电压范围窄；LLC谐振电路在全桥和半桥切换临界点不易控制，从而使得系统不稳定；另外，还存在损耗高、效率低的缺点。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，解决现有技术中LLC谐振变换电路输出电压范围窄、存在全桥和半桥切换不稳定，以及损耗高和效率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，所述LLC谐振变换电路包括由四个开关MOS管构成的输入电路部分，由谐振电感、谐振电容和变压器构成的中间电路部分，以及由四个二极管构成的输出电路部分，所述控制方法包括降压调控方法，步骤包括：下降起始阶段，对应下降起始时刻，所述LLC谐振变换电路工作在全桥模式下，四个MOS管均工作在最小工作频率，输出端的输出电压为最大值Vomax；第一下降调控阶段，从下降起始时刻开始，对四个MOS管的工作频率同步进行升高调控，输出电压同步开始下降，到第一下降时刻时，四个开关MOS管的工作频率均升高至最大工作频率；第二下降调控阶段，从第一下降时刻开始，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐减小，对第四MOS管的占空比逐渐增大，当到第二下降时刻时，对第三MOS管的占空比逐渐减小至零，对第四MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值Vomin，所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。优选的，在所述第二下降调控阶段，或者是，从第一下降时刻开始，对第三MOS管和第四MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第一MOS管的占空比逐渐减小，对第二MOS管的占空比逐渐增大；当到第二下降时刻时，对第一MOS管的占空比逐渐减小至零，对第二MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值Vomin，此时所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。优选的，所述第一MOS管和第二MOS管的控制信号的占空比始终是接近50%。优选的，在下降起始阶段和第一下降调控阶段，所述第三MOS管和第四MOS管的控制信号的占空比也分别是接近50%。优选的，所述控制方法还包括升压调控方法，所述升压调控方法的过程与所述降压调控方法的过程是相逆的。优选的，所述控制方法还包括升压调控方法，包括步骤：上升起始阶段，对应上升起始时刻，所述LLC谐振变换电路工作在半桥模式下，此时输出电压为最小值，第一MOS管和第二MOS管的工作频率为最大值，第三MOS管的占空比为零，对应第三MOS管完全断开，对第四MOS管的占空比完全占满，对应第四MOS管完全闭合；第一上升调控阶段，从上升起始时刻开始，对第一MOS管和第二MOS管的工作频率同步进行降低调控，对第三MOS管和第四MOS管不进行调控，到第一上升时刻时，第一MOS管和第二MOS管的工作频率均下降至最小工作频率；第二上升调控阶段，从第一上升时刻开始，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐增大，对第四MOS管的占空比逐渐减小，当到第二上升时刻时，对第三MOS管的占空比逐渐增大至接近50%，对第四MOS管的占空比逐渐减小至接近50%，此时输出电压升至最大值，所述LLC谐振变换电路刚好工作在全桥模式下。优选的，所述第一MOS管和第二MOS管的控制信号的占空比始终是接近50%。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法。包括下降调控方法，在起始阶段，工作在全桥模式，四个MOS管均工作在最小工作频率，输出电压为最大值；在第一下降调控阶段，对四个MOS管的工作频率同步进行升高调控，输出电压同步下降，四个开关MOS管的工作频率均升高至最大工作频率；在第二下降调控阶段，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐减小至零，对第四MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值，所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。另外还包括上升调控方法。本专利技术具有损耗低、效率高，控制灵活稳定，输出电压范围宽的优势。附图说明图1是LLC谐振变换电路一实施例的电路组成图；图2是根据本专利技术LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法另一实施例中的输出电压下降曲线示意图；图3至图6是根据本专利技术LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法另一实施例中的输出电压下降时四个MOS管的控制波形变换示意图；图7是根据本专利技术LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法另一实施例中的死区说明的示意图；图8是根据本专利技术LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法另一实施例中的输出电压上升曲线示意图；图9至图12是根据本专利技术LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法另一实施例中的输出电压上升时四个MOS管的控制波形变换示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，本专利技术对应的LLC谐振变换电路中包括谐振电感Lr、谐振电容Cr、四个开关MOS管T1,T2,T3,T4及四个辅助谐振电容C1，C2，C3，C4、变压器T和二极管D1,D2,D3,D4。其中，第一MOS管T1和第二MOS管T2为左桥臂，第三MOS管T3和第四MOS管T4为右桥臂。具体而言，在图1中，Vin为输入端，Vout为输出端，第一MOS管T1和第二MOS管T2串联组成左桥臂,并且第一MOS管T1的漏极接正输入端Vin+，第二MOS管T2的源极接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，其特征在于，所述LLC谐振变换电路包括由四个开关MOS管构成的输入电路部分，由谐振电感、谐振电容和变压器构成的中间电路部分，以及由四个二极管构成的输出电路部分，所述控制方法包括降压调控方法，步骤包括：/n下降起始阶段，对应下降起始时刻，所述LLC谐振变换电路工作在全桥模式下，四个MOS管均工作在最小工作频率，输出端的输出电压为最大值；/n第一下降调控阶段，从下降起始时刻开始，对四个MOS管的工作频率同步进行升高调控，输出电压同步开始下降，到第一下降时刻时，四个开关MOS管的工作频率均升高至最大工作频率；/n第二下降调控阶段，从第一下降时刻开始，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐减小，对第四MOS管的占空比逐渐增大，当到第二下降时刻时，对第三MOS管的占空比逐渐减小至零，对第四MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值Vomin，所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。/n

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，其特征在于，所述LLC谐振变换电路包括由四个开关MOS管构成的输入电路部分，由谐振电感、谐振电容和变压器构成的中间电路部分，以及由四个二极管构成的输出电路部分，所述控制方法包括降压调控方法，步骤包括：
下降起始阶段，对应下降起始时刻，所述LLC谐振变换电路工作在全桥模式下，四个MOS管均工作在最小工作频率，输出端的输出电压为最大值；
第一下降调控阶段，从下降起始时刻开始，对四个MOS管的工作频率同步进行升高调控，输出电压同步开始下降，到第一下降时刻时，四个开关MOS管的工作频率均升高至最大工作频率；
第二下降调控阶段，从第一下降时刻开始，对第一MOS管和第二MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第三MOS管的占空比逐渐减小，对第四MOS管的占空比逐渐增大，当到第二下降时刻时，对第三MOS管的占空比逐渐减小至零，对第四MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值Vomin，所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。


2.根据权利要求1所述的LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，其特征在于，在所述第二下降调控阶段，或者是，从第一下降时刻开始，对第三MOS管和第四MOS管的控制信号的频率和占空比保持不变，而对第一MOS管的占空比逐渐减小，对第二MOS管的占空比逐渐增大；当到第二下降时刻时，对第一MOS管的占空比逐渐减小至零，对第二MOS管的占空比逐渐增大至完全占满，此时输出电压降至最小值Vomin，此时所述LLC谐振变换电路刚好工作在半桥模式下。


3.根据权利要求1所述的LLC谐振变换电路的宽范围输出控制方法，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管的控制信号的占空比接近...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇波，谢勇，
申请(专利权)人：深圳市健网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44