谐振变换器及其控制方法技术

本申请提供了一种谐振变换器及其控制方法，包括第一全桥电路、谐振电路、第二全桥电路和控制电路。所述第一全桥电路包括并联的第一桥臂和第二桥臂。第一桥臂和第二桥臂均包含串联的上开关和下开关。所述谐振电路电性连接至第一全桥电路。所述第二全桥电路电性连接至谐振电路。所述第二全桥电路电连接一第二电压，并给一负载提供输出功率和输出电流。所述控制电路分别与第一全桥电路和第二全桥电路电连接。所述控制电路用于将一电性参数和一预设阈值进行比较，并基于比较结果输出第一桥臂的上开关的一第一驱动信号和第二桥臂的下开关的一第四驱动信号。所述第一驱动信号与所述第四驱动信号具有一第一移相角，所述电性参数反映负载的状态。

Resonant converter and its control method

【技术实现步骤摘要】
谐振变换器及其控制方法
本申请涉及变换器
，特别是涉及谐振变换器及其控制方法。
技术介绍
近年来随着新能源技术的不断发展，具有隔离功能的双向直流/直流(DC/DC)变换器不断受到人们的重视。双向DC/DC按照工作模式可以分为两种类型：一种是支持定频工作的PWM(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)型DAB(Dural-Active-Bridge，双有源桥)电路；另一种是采用变频控制的谐振型电路。前者由于通过调整占空比来调节增益，控制比较简单且在轻载输出时仍然增益连续可调，不会过早进入burst(打嗝)模式，输出电流纹波可控。但该电路固有的缺点是宽电压输出时其软开关范围有限，效率不能做到优化，通常在输出电压范围较小的场合来应用。后者谐振型电路的特点是通过调节频率来调节增益，原则上在轻载输出时，只要开关频率能够无限可调，增益是可以控制的。但事实上，随着开关频率的增大，开关损耗(loss)在不断增大。故此通常会设定一个最大频率，当系统计算的开关频率大于设定频率时，系统进入burst模式，这样带来的一个问题是输出的纹波较大，为了抑制纹波需要额外增加更多的输出滤波电容，成本和体积都会增大。为了实现高效率的输出，双向隔离型DC/DC通常选用具有软开关特性的谐振型电路，而该双向隔离型DC/DC在不引入其他增益控制方式的情况下，系统容易进入burst模式，导致输出纹波较大。
技术实现思路
基于此，有必要针对谐振型双向隔离DC/DC的电路，容易出现burst模式，并导致输出纹波较大的问题，提出一种谐振变换器及其控制方法。一种谐振变换器，包括：一第一全桥电路，包括并联的一第一桥臂和一第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含串联的一上开关和一下开关，所述第一全桥电路用于电连接一第一电压；一谐振电路，电性连接至所述第一全桥电路；一第二全桥电路，电性连接至所述谐振电路，所述第二全桥电路用于电连接一第二电压，并给一负载提供输出功率和输出电流；以及一控制电路，分别与所述第一全桥电路和所述第二全桥电路电连接，所述控制电路用于将一电性参数和一预设阈值进行比较，并基于比较结果输出所述第一桥臂的所述上开关的一第一驱动信号和所述第二桥臂的所述下开关的一第四驱动信号，所述第一驱动信号与所述第四驱动信号具有一第一移相角，所述电性参数反映负载的状态。在其中一个实施例中，所述电性参数为环路计算频率，所述环路计算频率与所述第二电压相关联，所述预设阈值为预设频率阈值，若所述环路计算频率大于所述预设频率阈值，则所述第一移相角大于0°，且使得所述第一驱动信号和所述第四驱动信号各自的频率均不超过所述预设频率阈值。在其中一个实施例中，若所述环路计算频率小于或等于所述预设频率阈值，则所述第一移相角等于0°，所述第一驱动信号和所述第四驱动信号各自的频率均等于所述环路计算频率。在其中一个实施例中，所述第二全桥电路包括并联的一第三桥臂和一第四桥臂，所述第三桥臂和所述第四桥臂均包括串联的一上开关和一下开关；所述谐振电路包含一变压器，该变压器原边线圈和副边线圈的匝数比为n；所述控制电路根据所述第一电压、所述第二电压和所述匝数比n输出所述第三桥臂的所述上开关的一第五驱动信号、所述第三桥臂的所述下开关的一第六驱动信号、所述第四桥臂的所述上开关的一第七驱动信号以及所述第四桥臂的所述下开关的一第八驱动信号，其中，所述第五驱动信号、所述第六驱动信号、所述第七驱动信号、所述第八驱动信号中的至少一个驱动信号从低电平转换为高电平的时刻和所述变压器的电流过零点存在一延时时间。在其中一个实施例中，当所述第二电压与n的乘积大于所述第一电压时，所述延时时间大于0。在其中一个实施例中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂以及所述第四桥臂中的所述上开关和所述下开关均为MOSFET、IGBT、GaN开关或者SiC开关。在其中一个实施例中，当所述第二电压与n的乘积小于或等于所述第一电压时，所述延时时间等于0。在其中一个实施例中，所述电性参数为输出功率，所述预设阈值为预设功率阈值，若所述输出功率小于所述预设功率阈值，则所述第一移相角大于0°。在其中一个实施例中，所述预设功率阈值小于满载输出功率的50％。在其中一个实施例中，所述电性参数为输出电流，所述预设阈值为预设电流阈值，若所述输出电流小于所述预设电流阈值，则所述第一移相角大于0°。在其中一个实施例中，所述预设电流阈值小于满载输出电流的50％。在其中一个实施例中，所述谐振变换器为一双向型谐振变换器。在其中一个实施例中，所述控制电路还输出所述第一桥臂的所述下开关的一第二驱动信号和所述第二桥臂的所述上开关的一第三驱动信号，所述第二驱动信号和所述第一驱动信号互补，所述第三驱动信号和所述第四驱动信号互补。一种谐振变换器的控制方法，所述谐振变换器包含：一第一全桥电路，包括并联的一第一桥臂和一第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含串联的一上开关和一下开关，所述第一全桥电路用于电连接一第一电压；一谐振电路，电性连接至所述第一全桥电路；以及一第二全桥电路，电性连接至所述谐振电路，所述第二全桥电路用于电连接一第二电压，并给一负载提供输出功率和输出电流；所述控制方法包含：根据所述负载的状态，得到一电性参数；将所述电性参数和预先设定的一预设阈值进行比较；基于比较结果输出所述第一桥臂的所述上开关的一第一驱动信号和所述第二桥臂的所述下开关的一第四驱动信号，所述第一驱动信号与所述第四驱动信号具有一第一移相角。在其中一个实施例中，所述电性参数为环路计算频率，所述环路计算频率与所述第二电压相关联，所述预设阈值为预设频率阈值，若所述环路计算频率大于所述预设频率阈值，则使得所述第一移相角大于0°，且使得所述第一驱动信号和所述第二驱动信号各自的频率均不超过所述预设频率阈值。在其中一个实施例中，所述第二全桥电路包括并联的一第三桥臂和一第四桥臂，所述第三桥臂和所述第四桥臂均包括串联的一上开关和一下开关，所述谐振电路还包含一变压器，该变压器原边线圈和副边线圈的匝数比为n；所述控制方法还包含：根据所述第一电压、所述第二电压和所述匝数比n输出所述第三桥臂的所述上开关的一第五驱动信号、所述第三桥臂的所述下开关的一第六驱动信号、所述第四桥臂的所述上开关的一第七驱动信号以及所述第四桥臂的所述下开关的一第八驱动信号，所述第五驱动信号、所述第六驱动信号、所述第七驱动信号、所述第八驱动信号中的至少一个驱动信号从低电平转换为高电平的时刻和所述变压器的电流过零点存在一延时时间。在其中一个实施例中，当所述第二电压与n的乘积大于所述第一电压时，使得所述延时时间大于0。在其中一个实施例中，当所述第二电压与n的乘积小于或等于所述第一电压时，使得所述延时时间等于0。在其中一个实施例中，若所述环路计算频率小于或等于所述预设频率阈值，则使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振变换器，其特征在于，包括：/n一第一全桥电路，包括并联的一第一桥臂和一第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含串联的一上开关和一下开关，所述第一全桥电路用于电连接一第一电压；/n一谐振电路，电性连接至所述第一全桥电路；/n一第二全桥电路，电性连接至所述谐振电路，所述第二全桥电路用于电连接一第二电压，并给一负载提供输出功率和输出电流；以及/n一控制电路，分别与所述第一全桥电路和所述第二全桥电路电连接，所述控制电路用于将一电性参数和一预设阈值进行比较，并基于比较结果输出所述第一桥臂的所述上开关的一第一驱动信号和所述第二桥臂的所述下开关的一第四驱动信号，所述第一驱动信号与所述第四驱动信号具有一第一移相角，所述电性参数反映负载的状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种谐振变换器，其特征在于，包括：
一第一全桥电路，包括并联的一第一桥臂和一第二桥臂，所述第一桥臂和所述第二桥臂均包含串联的一上开关和一下开关，所述第一全桥电路用于电连接一第一电压；
一谐振电路，电性连接至所述第一全桥电路；
一第二全桥电路，电性连接至所述谐振电路，所述第二全桥电路用于电连接一第二电压，并给一负载提供输出功率和输出电流；以及
一控制电路，分别与所述第一全桥电路和所述第二全桥电路电连接，所述控制电路用于将一电性参数和一预设阈值进行比较，并基于比较结果输出所述第一桥臂的所述上开关的一第一驱动信号和所述第二桥臂的所述下开关的一第四驱动信号，所述第一驱动信号与所述第四驱动信号具有一第一移相角，所述电性参数反映负载的状态。


2.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述电性参数为环路计算频率，所述环路计算频率与所述第二电压相关联，所述预设阈值为预设频率阈值，若所述环路计算频率大于所述预设频率阈值，则所述第一移相角大于0°，且使得所述第一驱动信号和所述第四驱动信号各自的频率均不超过所述预设频率阈值。


3.如权利要求2所述的谐振变换器，其特征在于，若所述环路计算频率小于或等于所述预设频率阈值，则所述第一移相角等于0°，所述第一驱动信号和所述第四驱动信号各自的频率均等于所述环路计算频率。


4.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述第二全桥电路包括并联的一第三桥臂和一第四桥臂，所述第三桥臂和所述第四桥臂均包括串联的一上开关和一下开关；
所述谐振电路包含一变压器，该变压器原边线圈和副边线圈的匝数比为n；
所述控制电路根据所述第一电压、所述第二电压和所述匝数比n输出所述第三桥臂的所述上开关的一第五驱动信号、所述第三桥臂的所述下开关的一第六驱动信号、所述第四桥臂的所述上开关的一第七驱动信号以及所述第四桥臂的所述下开关的一第八驱动信号，其中，所述第五驱动信号、所述第六驱动信号、所述第七驱动信号、所述第八驱动信号中的至少一个驱动信号从低电平转换为高电平的时刻和所述变压器的电流过零点存在一延时时间。


5.如权利要求4所述的谐振变换器，其特征在于，当所述第二电压与n的乘积大于所述第一电压时，所述延时时间大于0。


6.如权利要求4所述的谐振变换器，其特征在于，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂以及所述第四桥臂中的所述上开关和所述下开关均为MOSFET、IGBT、GaN开关或者SiC开关。


7.如权利要求4所述的谐振变换器，其特征在于，当所述第二电压与n的乘积小于或等于所述第一电压时，所述延时时间等于0。


8.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述电性参数为输出功率，所述预设阈值为预设功率阈值，若所述输出功率小于所述预设功率阈值，则所述第一移相角大于0°。


9.如权利要求8所述的谐振变换器，其特征在于，所述预设功率阈值小于满载输出功率的50％。


10.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述电性参数为输出电流，所述预设阈值为预设电流阈值，若所述输出电流小于所述预设电流阈值，则所述第一移相角大于0°。


11.如权利要求10所述的谐振变换器，其特征在于，所述预设电流阈值小于满载输出电流的50％。


12.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述谐振变换器为一双向型谐振变换器。


13.如权利要求1所述的谐振变换器，其特征在于，所述控制电路还输出所述第一桥臂的所述下开关的一第二驱动信号和...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾民立，孙浩，章进法，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31