电压转换电路及其控制方法技术

本公开提供一种电压转换电路的控制方法，应用于电压转换电路，电压转换电路包括电性耦接的直流电压输入端、变压器原边开关网络、谐振电感、变压器、变压器副边开关网络、直流电压输出端，谐振电感与变压器串联连接，电压转换电路还包括与该谐振电感谐振的一谐振电容；控制方法包括控制变压器原边开关网络和变压器副边开关网络中的开关元件，使电压转换电路的总导通时间Ton与电压转换电路的谐振周期Tr的比值Ton/Tr的数值范围为(0,1.8)U(2.7,3.7)U(4.8,5.5)，且该电压转换电路的品质因数Q≤5。本公开实施例提供的控制方法可以降低电压转换电路的导通损耗、开关损耗，进而提升效率、降低成本。

【技术实现步骤摘要】
电压转换电路及其控制方法
本公开涉及电源电路
，具体而言，涉及一种电压转换电路及其控制方法。
技术介绍
图1所示为两级级联的变换器结构，通常采用先降压后调压的工作方式。例如，第一级变换器可以采用高效的直流变压器将输入的48V母线电压(Uin)降为较低的中间母线电压(Uib)，例如4V，效率为η1，第二级变换器采用多相交错并联的BUCK变换器，通过闭环控制BUCK输出电压Uo，效率为η2，保证负载(例如处理器芯片)的供电。图2所示为图1中两级变换器的第一级变换器的典型拓扑—LLC串联谐振电路，图3A～图3C是图2所示LLC电路的运行波形示意图。图2所示LLC电路可以通过调整变压器T1的励磁电流来在原边开关元件(Q1～Q4)的死区时间(图3A中的t2-t3,t5-t6)内充放原边开关元件的寄生电容从而实现原边开关元件的ZVS(ZeroVoltageSwitch，零电压开关)运行，实现了极小的开关元件开通损耗；同时谐振的方式让原边开关元件可以实现较小的关断电流，从而减少关断损耗。这种LLC电路采用了原边串联谐振方式，以电流0值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压转换电路的控制方法，应用于电压转换电路，所述电压转换电路包括电性耦接的直流电压输入端、变压器原边开关网络、谐振电感、变压器、变压器副边开关网络、直流电压输出端，所述谐振电感与所述变压器串联连接，所述电压转换电路还包括与该谐振电感谐振的谐振电容；其特征在于，包括：/n控制所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络中的开关元件，使所述电压转换电路的总导通时间Ton与所述电压转换电路的谐振周期Tr的比值Ton/Tr的数值范围为(0,1.8)U(2.7,3.7)U(4.8,5.5)，且该电压转换电路的品质因数Q≤5，其中，Q＝SQRT(Lr_eqv/Cr_eqv)/Ro，Lr_eqv是...

【技术特征摘要】
1.一种电压转换电路的控制方法，应用于电压转换电路，所述电压转换电路包括电性耦接的直流电压输入端、变压器原边开关网络、谐振电感、变压器、变压器副边开关网络、直流电压输出端，所述谐振电感与所述变压器串联连接，所述电压转换电路还包括与该谐振电感谐振的谐振电容；其特征在于，包括：
控制所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络中的开关元件，使所述电压转换电路的总导通时间Ton与所述电压转换电路的谐振周期Tr的比值Ton/Tr的数值范围为(0,1.8)U(2.7,3.7)U(4.8,5.5)，且该电压转换电路的品质因数Q≤5，其中，Q＝SQRT(Lr_eqv/Cr_eqv)/Ro，Lr_eqv是所述电压转换电路的等效谐振电感，Cr_eqv是所述电压转换电路的等效谐振电容，Ro是所述电压转换电路的内阻；
其中，所述谐振电容设置于所述直流电压输入端与所述变压器原边开关网络之间或者所述直流电压输出端与所述变压器副边开关网络之间。


2.权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
控制所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络中的开关元件，使得所述电压转换电路的谐振电流在波谷处中断。


3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述谐振电容位于所述直流电压输入端与所述变压器原边开关网络之间，所述电压转换电路还包括位于所述直流电压输入端和所述谐振电容之间的滤波网络；或者，所述谐振电容设置于所述直流电压输出端与所述变压器副边开关网络之间，所述电压转换电路包括位于所述谐振电容和所述直流电压输出端之间的滤波网络。


4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述滤波网络包括滤波电感和滤波电容，根据所述滤波电感得到的所述电压转换电路的等效滤波电感Lf_eqv与等效谐振电感Lr_eqv满足Lf_eqv>5Lr_eqv。


5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述变压器的等效励磁电感的电感值Lm_eqv与所述电压转换电路的等效谐振电感的电感值Lr_eqv的比值大于30。


6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，Ton/Tr的数值范围为(1.5,1.7)U(3.1,3.3)U(5.2,5.4)。


7.一种电压转换电路，其特征在于，包括：
电性耦接的直流电压输入端、变压器原边开关网络、变压器、变压器副边开关网络、直流电压输出端；
谐振电感和谐振电容，所述谐振电感和所述变压器的原边绕组或副边绕组串联连接，所述谐振电容位于所述直流电压输入端与所述变压器原边开关网络之间或者所述直流电压输出端与所述变压器副边开关网络之间，所述电压转换电路的品质因数Q≤5；
控制器，耦接于所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络，用于控制所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络中的开关元件，使所述电压转换电路的总导通时间Ton与所述电压转换电路的谐振周期Tr的比值Ton/Tr的范围是(0,1.8)U(2.7,3.7)U(4.8,5.5)。


8.如权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于控制所述变压器原边开关网络和所述变压器副边开关网络中的开关元件，使得所述电压转换电路的谐振电流在波谷处中断。


9.如权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，所述变压器原边开关网络是全桥电路、半桥电路、正激电路、双管正激电路、有源钳位电路、推挽电路之一；所述变压器副边开关网络是全波整流电路、全桥整流电路或半波整流电路。


10.如权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，所述谐振电容位于所述直流电压输入端与所述变压器原边开关网络之间，所述电压转换电路还包括位于所述直流电压输入端和所述谐振电容之间的滤波网络；或者，所述谐振电容设置于所述直流电压输出端与所述变压器副边开关网络之间，所述电压转换电路包括位于所述谐振电容和所述直流电压输出端之间的滤波网络。


11.如权利要求10所述的电压转换电路，其特征在于，所述滤波网络包括滤波电感和滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶益青，周嫄，
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