一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法技术

本发明专利技术提供了电力电子开关电源技术领域的一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，包括：步骤S10、向原边桥臂输出占空比D不断变大的PWM驱动控制信号；步骤S20、变换器进入Buck模式，基于占空比D控制各开关管的通断，利用辅助电路对升压电感L的能量进行释放；步骤S30、当占空比D大于0.5时进入Boost模式，基于占空比D控制各开关管的通断，控制输出电压升压操作；步骤S40、获取负载电阻R两端的输出电压V1，基于输出电压V1、占空比D以及目标电压V2中断PWM驱动控制信号，进而执行启动子程序，完成变换器软起动。本发明专利技术的优点在于：基于数字控制器实现隔离升压全桥变换器的软起动，减少启动过程电感的冲击电流，进而极大的提升了电路运行的可靠性。了电路运行的可靠性。了电路运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子开关电源
，特别指一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法。

技术介绍

[0002]隔离升压(Boost)全桥变换器是一种既能实现大升压比，又能实现电气隔离的DC
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DC变换拓扑，在隔离的单级功率因数校正(PFC)、双向DC/DC变换器、电动车的辅助能源系统、太阳能电池最大功率跟踪系统以及微电网储能等方面有着广阔的应用前景。与其它拓扑变换器相比，隔离升压全桥变换器具有过流和短路保护能力，因而广泛应用于开关电源等电力电子产品领域，但缺点是起动时隔离升压全桥变换器需要预先建立输出电压，才能正常工作在升压模式(Boost模式)。
[0003]图3为隔离升压全桥变换器的电路图，包括直流输入电源Vin、升压电感L、原边桥臂1、变压器漏感Llk、原边隔直电容Cb、高频变压器Tx、输出整流电路2、输出滤波电容Co以及负载电阻R；原边桥臂1包括开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4、二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4；输出整流电路2包括整流二极管D5、整流二极管D6、整流二极管D7、整流二极管D8；高频变压器Tx的原边匝数为Np，副边匝数为Ns。
[0004]隔离升压全桥变换器在起动时，由于输出滤波电容Co没有电压，若直接工作在Boost模式，当控制电路的PWM驱动控制信号的占空比D工作在最大值，开关管M1至M4全部导通时，直流输入电源Vin直接加于升压电感L上，使得升压电感L的电流增大；开关管M1至M4全部关断时，由于输出电压(负载电阻R的电压)比较低，直流输入电源Vin的电压大于输出电压的高频变压器Tx的原边折算值，升压电感L中电流继续增大，即升压电感L中存储的能量不断累积，在一个开关周期内不能保持平衡，电路会不断的向升压电感L储存能量，即升压电感L无法完成磁复位；而此时的输出电压很低，经过几个开关周期后，升压电感L的能量无法释放会很快进入饱和状态，造成更大的电流尖峰冲击，继而造成直流输入电源Vin和开关管等器件的损坏。
[0005]为了将升压电感L的能量释放出去，传统上采用增加反激式绕组的辅助电路3，如图4所示。辅助电路3由与升压电感L共用一个磁芯的反激式绕组Lf、高频整流二极管Df以及高频滤波电容Cf组成；反激式绕组Lf与升压电感L的匝比为nF。反激式绕组Lf的输出端接在隔离升压全桥变换器的输出端(负载电阻R)，反激式绕组Lf的接地端与隔离升压全桥变换器的输出接地端相连接，构成输出回路，把升压电感L起动时释放不了的能量通过反激式绕组Lf释放给负载电阻R。但由于采用模拟电路实现，PWM驱动控制信号难以实现严格对称，起动时隔离升压全桥变换器也易饱和，容易造成电路故障及元器件损坏。
[0006]因此，如何提供一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，实现隔离升压全桥变换器的软起动，进而提升电路运行的可靠性，成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，实现隔离升压全桥变换器的软起动，进而提升电路运行的可靠性。
[0008]本专利技术是这样实现的：一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，包括如下步骤：
[0009]步骤S10、向原边桥臂输出占空比D不断变大的PWM驱动控制信号；
[0010]步骤S20、隔离升压全桥变换器进入Buck模式，基于所述占空比D控制开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4的通断，利用辅助电路对升压电感L的能量进行释放；
[0011]步骤S30、当所述占空比D大于0.5时进入Boost模式，基于所述占空比D控制开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4的通断，控制输出电压升压操作；
[0012]步骤S40、实时获取负载电阻R两端的输出电压V1，基于所述输出电压V1、占空比D以及预设的目标电压V2中断PWM驱动控制信号，进而执行启动子程序，完成隔离升压全桥变换器的软起动。
[0013]进一步地，所述步骤S10具体为：
[0014]在Buck模式和Boost模式下，基于数字控制器向原边桥臂的开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4不断输出占空比D不断变大的PWM驱动控制信号；
[0015]所述PWM驱动控制信号的占空比D基于预设的梯度进行累加。
[0016]进一步地，所述步骤S20具体包括：
[0017]步骤S21、隔离升压全桥变换器基于所述占空比D，在一个开关周期内，先同时导通开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4，使得直流输入电源Vin直接对升压电感L进行充电；
[0018]步骤S22、在同一个开关周期内，再同时断开开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4，升压电感L内存储的能量通过反激式绕组Lf传递到辅助电路，导通高频整流二极管Df，并将能量释放到负载电阻R；
[0019]步骤S23、实时判断当前的所述占空比D是否大于0.5，若是，则进入Boost模式，并进入步骤S30；若否，则基于所述PWM驱动控制信号进入下一个开关周期后，进入步骤S21。
[0020]进一步地，所述Buck模式下，占空比D的取值范围为(0，0.5]。
[0021]进一步地，所述步骤S30具体包括：
[0022]步骤S31、隔离升压全桥变换器基于所述占空比D，在一个开关周期内，先同时导通开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4，使得直流输入电源Vin直接对升压电感L进行充电；
[0023]步骤S32、断开开关管M1和开关管M4，或者开关管M2和开关管M3，使升压电感L的极性反向，直流输入电源Vin和升压电感L同时通过高频变压器Tx对负载电阻R进行升压操作。
[0024]进一步地，所述步骤S40具体包括：
[0025]步骤S41、实时获取负载电阻R两端的输出电压V1；
[0026]步骤S42、判断所述输出电压V1是否大于或等于预设的目标电压V2，若是，则进入步骤S46；若否，则进入步骤S43；
[0027]步骤S43、判断所述占空比D是否达到最大值，若是，则进入步骤S46；若否，则进入步骤S44；
[0028]步骤S44、将用于累计所述PWM驱动控制信号执行开关周期次数的计数器的值加1，判断计数器的值是否大于预设的阈值，若是，则进入步骤S46；若否，则进入步骤S45；
[0029]步骤S45、将所述占空比D的值加1个梯度，并进入步骤S41；
[0030]步骤S46、中断所述PWM驱动控制信号，进而执行关联的启动子程序，完成隔离升压全桥变换器的软起动。
[0031]本专利技术的优点在于：
[0032]通过采用占空比D不断变大的PWM驱动控制信号控制开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4的通断，即让PWM驱动控制信号在电路启动时逐渐展开，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S10、向原边桥臂输出占空比D不断变大的PWM驱动控制信号；步骤S20、隔离升压全桥变换器进入Buck模式，基于所述占空比D控制开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4的通断，利用辅助电路对升压电感L的能量进行释放；步骤S30、当所述占空比D大于0.5时进入Boost模式，基于所述占空比D控制开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4的通断，控制输出电压升压操作；步骤S40、实时获取负载电阻R两端的输出电压V1，基于所述输出电压V1、占空比D以及预设的目标电压V2中断PWM驱动控制信号，进而执行启动子程序，完成隔离升压全桥变换器的软起动。2.如权利要求1所述的一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，其特征在于：所述步骤S10具体为：在Buck模式和Boost模式下，基于数字控制器向原边桥臂的开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4不断输出占空比D不断变大的PWM驱动控制信号；所述PWM驱动控制信号的占空比D基于预设的梯度进行累加。3.如权利要求1所述的一种隔离Boost全桥变换器的全数字软起动控制方法，其特征在于：所述步骤S20具体包括：步骤S21、隔离升压全桥变换器基于所述占空比D，在一个开关周期内，先同时导通开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4，使得直流输入电源Vin直接对升压电感L进行充电；步骤S22、在同一个开关周期内，再同时断开开关管M1、开关管M2、开关管M3以及开关管M4，升压电感L内存储的能量通过反激式绕组Lf传递到辅助电路，导通高频整流二极管Df，并将能量释放到负载电阻R；步骤S23、实时判...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘作斌，杨国，陈志坚，
申请(专利权)人：福建星云电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：