LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法，所述系统包括：采样电路，输入端连接同步整流管的漏极，用于采集所述同步整流管的漏极电压；比较器，输入端连接所述采样电路的输出端，用于将输入的所述漏极电压与预设电压阈值进行比较，并输出比较结果；控制单元，与所述比较器和同步整流管的栅极连接，用于控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长。本发明专利技术能够对同步整流管的漏端电压大小进行一个直接的判断，从而得出同步整流管是否处于最佳关断状态，并据此对同步整流管进行关断控制，调整至合适的关断点。该方法采用自适应同步整流算法，能根据原边开关管开关频率的变化趋势，实现同步整流管导通时间长短的自适应控制。

【技术实现步骤摘要】
LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法
本专利技术涉及同步整流技术，特别是涉及一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法。
技术介绍
LLC谐振变换器作为一种优秀的拓扑，如今已经成为一种被人们认可与广泛使用的电源拓扑。LLC谐振变换器由于可以在宽负载范围内实现原边功率管的零电压开启和副边整流二极管零电流关断，因此相对于硬开关拓扑，具有工作效率更高，开关频率更高的特点。但是当LLC谐振变换器工作在重载情况下时，由于副边整流二极管存在导通压降，流过较大的电流导致通过整流二极管后能量损失较大，降低了LLC谐振变换器的工作效率。为解决上述问题，提出同步整流管方法，利用功率管导通电阻较小的特点，通过用功率管代替二极管的方式，在重载情况下工作时，大大提高LLC谐振变换器的工作效率。在LLC谐振变换器中，同步整流管的开启点基本和原边相对应的功率管相同，而同步整流管关断点的早晚会影响整体系统的工作效率和特性。当同步整流管关断早于最佳关断点，电流会经同步整流管的体二极管流过，增大同步整流管的损耗；当同步整流管关断晚于最佳关断点，副边电流会对LLC谐振变换器原边谐振槽的工作状态产生影响，引起谐振电流的畸变。现有技术中，缺少一种可以很好解决上述问题的同步整流管的控制方式。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种适合LLC谐振变换器的同步整流管的控制系统及方法。一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，用于对带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器中的同步整流管进行关断控制，所述系统包括：采样电路，输入端连接所述同步整流管的漏极，用于采集所述同步整流管的漏极电压；比较器，输入端连接所述采样电路的输出端，用于将输入的所述漏极电压与预设电压阈值进行比较，并输出比较结果；控制单元，与所述比较器和同步整流管的栅极连接，用于控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长，还用于在所述漏极电压小于预设电压阈值时，将所述同步整流管在下个工作周期的导通时长设置为与当前工作周期的导通时长相等；所述控制单元还用于获取所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率的变化趋势，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于减小趋势时增大所述同步整流管在下个工作周期的导通时长，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于增大趋势时减小所述同步整流管在下个工作周期的导通时长。在其中一个实施例中，还包括栅驱动器，所述栅驱动器的输入端连接所述控制单元的输出端，所述栅驱动器的输出端连接所述同步整流管的栅极，所述控制单元是通过所述栅驱动器控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长。在其中一个实施例中，还包括PWM定时器，所述PWM定时器的输入端连接所述控制单元的输出端，所述PWM定时器的输出端连接所述同步整流管的栅极，所述控制单元通过调节所述PWM定时器输出的PWM信号的占空比来控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长。在其中一个实施例中，所述系统包括集成有所述比较器、控制单元及PWM定时器的MCU。在其中一个实施例中，所述比较器的反相输入端连接所述采样电路的输出端，所述比较器的同相输入端连接所述控制单元的电压设定端，所述控制单元还用于设置所述预设电压阈值。在其中一个实施例中，所述采样电路具有绝对值取值功能，将输出给所述比较器的漏极电压设置成正电位。在其中一个实施例中，所述增大的导通时长和减小的导通时长的绝对值相等。一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法，用于对带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器中的同步整流管进行关断控制，所述方法包括：步骤A，在同步整流管关断时获取所述同步整流管的漏极电压；步骤B，若所述漏极电压小于预设电压阈值，则将所述同步整流管在下个工作周期的导通时长设置为与当前工作周期的导通时长相等；步骤C，若所述漏极电压大于或等于所述预设电压阈值，则获取所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率变化趋势；步骤D，在所述开关频率处于减小趋势时增大所述同步整流管在下个工作周期的导通时长，并在下个工作周期时返回步骤A；在所述开关频率处于增大趋势时减小所述同步整流管在下个工作周期的导通时长，并在下个工作周期时返回步骤A。在其中一个实施例中，若所述开关频率维持稳定，则步骤B后等待预设时长再返回步骤A，所述预设时长大于所述工作周期。在其中一个实施例中，所述步骤D每次增大的导通时长和减小的导通时长的绝对值相等。上述LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统及方法，能够对同步整流管的漏端电压大小进行一个直接的判断，从而得出同步整流管是否处于最佳关断状态，并据此对同步整流管进行关断控制，调整至合适的关断点。该方法采用自适应同步整流算法，能根据原边开关管开关频率的变化趋势，实现同步整流管导通时间长短的自适应控制。并且每个周期只用进行最多一次判断，简化了自适应同步整流系统的实现难度。附图说明为了更好地描述和说明这里公开的那些专利技术的实施例和/或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的专利技术、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些专利技术的最佳模式中的任何一者的范围的限制。图1是一种带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器的电路拓扑图；图2是一实施例中LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统的原理框图；图3是一实施例中LLC谐振变换器的自适应同步整流控制方法的流程图；图4是在原边侧开关管的开关频率减小时采用图3所示的方法对图1所示的电路进行控制的波形图；图5是在原边侧开关管的开关频率增大时采用图3所示的方法对图1所示的电路进行控制的波形图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。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更加透彻全面。除非另有定义，本文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。本文中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，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/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。图1是一种带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器的电路拓扑图，同步整流LLC谐振变换器电路拓扑包括：变压器原边绕组NP，变压器副边第一绕组NS1，变压器副边第二绕组NS1；变压器原边侧的功率管M1、M2；谐振槽，包括谐振电容Cr，谐振电感Lr和励磁电感Lm；变压器副边侧的同步整流管M3、M4，输出电容CO等。其中，变压器原边侧的二极管D1、D2分别为功率管M1、M2的寄生二极管，电容C1、C2分别为M1、M2的寄生电容；变压器副边侧的D3、D4分别为同步整流管M3、M4的寄生二极管，C3、C4分别为同步整流管M3、M4的寄生电容。电源VIN为变压器原边侧提供输入电源，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，用于对带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器中的同步整流管进行关断控制，其特征在于，所述系统包括：/n采样电路，输入端连接所述同步整流管的漏极，用于采集所述同步整流管的漏极电压；/n比较器，输入端连接所述采样电路的输出端，用于将输入的所述漏极电压与预设电压阈值进行比较，并输出比较结果；/n控制单元，与所述比较器和同步整流管的栅极连接，用于控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长，还用于在所述漏极电压小于预设电压阈值时，将所述同步整流管在下个工作周期的导通时长设置为与当前工作周期的导通时长相等；所述控制单元还用于获取所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率的变化趋势，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于减小趋势时增大所述同步整流管在下个工作周期的导通时长，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于增大趋势时减小所述同步整流管在下个工作周期的导通时长。/n

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，用于对带有同步整流管的半桥LLC谐振变换器中的同步整流管进行关断控制，其特征在于，所述系统包括：
采样电路，输入端连接所述同步整流管的漏极，用于采集所述同步整流管的漏极电压；
比较器，输入端连接所述采样电路的输出端，用于将输入的所述漏极电压与预设电压阈值进行比较，并输出比较结果；
控制单元，与所述比较器和同步整流管的栅极连接，用于控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长，还用于在所述漏极电压小于预设电压阈值时，将所述同步整流管在下个工作周期的导通时长设置为与当前工作周期的导通时长相等；所述控制单元还用于获取所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率的变化趋势，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于减小趋势时增大所述同步整流管在下个工作周期的导通时长，在所述半桥LLC谐振变换器原边侧的半桥的开关管的开关频率处于增大趋势时减小所述同步整流管在下个工作周期的导通时长。


2.根据权利要求1所述的LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，其特征在于，还包括栅驱动器，所述栅驱动器的输入端连接所述控制单元的输出端，所述栅驱动器的输出端连接所述同步整流管的栅极，所述控制单元是通过所述栅驱动器控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长。


3.根据权利要求1所述的LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，其特征在于，还包括PWM定时器，所述PWM定时器的输入端连接所述控制单元的输出端，所述PWM定时器的输出端连接所述同步整流管的栅极，所述控制单元通过调节所述PWM定时器输出的PWM信号的占空比来控制所述同步整流管在一个工作周期内的导通时长。


4.根据权利要求3所述的LLC谐振变换器的自适应同步整流控制系统，其特征在于，包括集成有所述比较器、控制单元及PWM定时器...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱钦松，史冉，余梦霖，张凌云，许胜有，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32