数字变频调压装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及开关电源技术领域，具体涉及一种数字变频调压装置及其控制方法。包括输出电压采样电路、PWM数字控制电路、半桥功率管驱动电路、半桥LLC主功率电路和输出滤波电路；输出电压采样电路用于对输出负载Ra两端电压采样，PWM数字控制电路用于对采样输出电压和预置输出电压进行的PID运算调整LLC

【技术实现步骤摘要】
数字变频调压装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及开关电源
，特别是广泛地应用于电机控制、开关电源、变频器和逆变器等以及要求快速、低损耗的领域的驱动装置，具体涉及一种数字变频调压装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]开关电源的高频化是电源技术的发展趋势，高频化带来的优势和效益是推动了产品的小型化和轻便化，数字控制与传统/常规的控制有密切的关系，常规控制往往包含在数字控制之中，数字控制力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制问题。随着芯片技术的不断发展，数字控制在开关电源中将得到迅速的发展。微控制器进入DC
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DC变换器是技术发展的必由之路。与模拟控制相比、数字控制开关电源在结构和性能上有以下特点：
[0003](1)以数字信号处理器作为PWM波驱动核心，将在开关电源驱动器以及PWM控制器作为控制对象提高了系统的灵活性，采用数字控制技术可以在同一硬件平台上只通过改变软件就可以改变控制策略从而实现对不同变换器系统的控制。
[0004](2)采用“整合数字电源”技术，实现了开关电源在模拟组件与数字组件的优化组合。
[0005](3)高集成度。实现了开关电源单片集成化，将大量的分立器件整合到一个芯片或一组芯片中。
[0006](4)数字控制系统具有很强的抗干扰能力。模拟元器件易受环境和温度的变化影响，所以模拟控制器稳定性较差。数字控制较少受到器件老化、环境或者参数变化的影响，比模拟控制器更稳定可靠，具有很强的抗干扰能力。/>[0007](5)能充分发挥数字信号处理器以及微处理器的优势，数字控制可以实现各种复杂的控制策略，提高控制系统的性能，使所设计的开关电源达到高技术高性能指标。
[0008]鉴于数字控制开关电源的优势，如何提供一种高可靠性、高稳定性，同时能满足宽范围输入电压的稳压装置成为亟待解决的难题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种数字变频调压装置及其控制方法，具有高可靠性、高稳定性，同时能满足宽范围输入电压。
[0010]本专利技术一种数字变频调压装置，其技术方案为：
[0011]包括输出电压采样电路、PWM数字控制电路、半桥功率管驱动电路、半桥LLC主功率电路和输出滤波电路；
[0012]所述输出电压采样电路用于对所述输出滤波电路中输出负载Ra两端电压进行采样，并将采样输出电压输出至PWM数字控制电路；
[0013]所述PWM数字控制电路用于向半桥功率管驱动电路输出LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信
号，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率通过PWM数字控制电路对采样输出电压和预置输出电压进行PID运算后进行调整，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号为占空比固定互补的PWM波信号；
[0014]所述半桥功率管驱动电路用于将LLC
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HDR和LLC
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LDR信号放大隔离后形成H
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DR和L
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DR两路互补的PWM信号；
[0015]所述半桥LLC主功率电路包括用于控制所述半桥LLC主功率电路传递能量的主功率MOS管V13和V14，所述半桥功率管驱动电路输出的H
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DR和L
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DR两路PWM波信号用于控制半桥LLC主功率电路的主功率MOS管V13、V14的开通或关断。
[0016]较为优选的，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率通过PWM数字控制电路对采样输出电压和预置输出电压进行PID运算后进行调整包括：
[0017]当输入电压一定，预置输出电压不变，输出负载Ra阻值增大时，增大LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；
[0018]当输入电压一定，预置输出电压不变，输出负载Ra阻值减小时，降低LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；
[0019]当输入电压一定，输出负载Ra阻值一定，预置输出电压增大时，增大LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；
[0020]当输入电压一定，输出负载Ra阻值一定，预置输出电压降低时，降低LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率。
[0021]较为优选的，所述半桥功率管驱动电路包括驱动芯片N11、驱动变压器T6、H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路，所述H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路为互补电路；
[0022]所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号与所述驱动芯片N11的信号输入端连接，所述驱动芯片N11的第一信号输出端和第二信号输出端与驱动变压器T6的主边线圈两端连接，所述驱动变压器T6的两个副边线圈分别连接述H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路；
[0023]其中，所述驱动芯片N11的第一信号输出端和第二信号输出端用于输出与LLC
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HDR和LLC
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LDR信号同占空比、同频率，高电平幅值为V1的互补的PWM波。
[0024]较为优选的，当所述驱动芯片N11接收到的LLC
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HDR信号为高电平、LLC
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LDR信号为低电平时，驱动芯片N11的第一信号输出端输出幅值为V1的高电平信号，驱动芯片N11的第二信号输出端输出幅值为0的低电平信号，所述半桥LLC主功率电路的MOS管V13开通，V14关断；
[0025]当所述驱动芯片N11接收到的LLC
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HDR信号为低电平、LLC
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LDR信号为高电平时，驱动芯片N11的第一信号输出端输出幅值为0的低电平信号，驱动芯片N11的第二信号输出端输出幅值为V1的高电平信号，所述半桥LLC主功率电路的MOS管V13关断，V14开通。
[0026]较为优选的，所述H
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DR信号发生电路包括电阻R86
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R88、电阻R92、电容C89、C91、MOS管V17、二极管V15、稳压二极管V16、V19，所述H
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DR信号发生电路的H
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DR信号输出端经串联的电阻R86、R92与驱动变压器T6第一副边绕组的第一端连接，所述H
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DR信号发生电路的OUT信号输出端经反向连接的二极管V15、稳压二极管V19与驱动变压器T6第一副边绕组的第二端连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字变频调压装置，其特征在于：包括输出电压采样电路、PWM数字控制电路、半桥功率管驱动电路、半桥LLC主功率电路和输出滤波电路；所述输出电压采样电路用于对所述输出滤波电路中输出负载Ra两端电压进行采样，并将采样输出电压输出至PWM数字控制电路；所述PWM数字控制电路用于向半桥功率管驱动电路输出LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率通过PWM数字控制电路对采样输出电压和预置输出电压进行PID运算后进行调整，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号为占空比固定互补的PWM波信号；所述半桥功率管驱动电路用于将LLC
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HDR和LLC
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LDR信号放大隔离后形成H
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DR和L
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DR两路互补的PWM信号；所述半桥LLC主功率电路包括用于控制所述半桥LLC主功率电路传递能量的主功率MOS管V13和V14，所述半桥功率管驱动电路输出的H
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DR和L
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DR两路PWM波信号用于控制半桥LLC主功率电路的主功率MOS管V13、V14的开通或关断。2.根据权利要求1所述的数字变频调压装置，其特征在于，所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率通过PWM数字控制电路对采样输出电压和预置输出电压进行PID运算后进行调整包括：当输入电压一定，预置输出电压不变，输出负载Ra阻值增大时，增大LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；当输入电压一定，预置输出电压不变，输出负载Ra阻值减小时，降低LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；当输入电压一定，输出负载Ra阻值一定，预置输出电压增大时，增大LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率；当输入电压一定，输出负载Ra阻值一定，预置输出电压降低时，降低LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号的频率。3.根据权利要求1所述的数字变频调压装置，其特征在于，所述半桥功率管驱动电路包括驱动芯片N11、驱动变压器T6、H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路，所述H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路为互补电路；所述LLC
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HDR信号和LLC
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LDR信号与所述驱动芯片N11的信号输入端连接，所述驱动芯片N11的第一信号输出端和第二信号输出端与驱动变压器T6的主边线圈两端连接，所述驱动变压器T6的两个副边线圈分别连接述H
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DR信号发生电路和L
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DR信号发生电路；其中，所述驱动芯片N11的第一信号输出端和第二信号输出端用于输出与LLC
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HDR和LLC
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LDR信号同占空比、同频率，高电平幅值为V1的互补的PWM波。4.根据权利要求3所述的数字变频调压装置，其特征在于：当所述驱动芯片N11接收到的LLC
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HDR信号为高电平、LLC
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LDR信号为低电平时，驱动芯片N11的第一信号输出端输出幅值为V1的高电平信号，驱动芯片N11的第二信号输出端输出幅值为0的低电平信号，所述半桥LLC主功率电路的MOS管V13开通，V14关断；当所述驱动芯片N11接收到的LLC
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HDR信号为低电平、LLC
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LDR信号为高电平时，驱动芯片N11的第一信号输出端输出幅值为0的低电平信号，驱动芯片N11的第二信号输出端输出幅值为V1的高电平信号，所述半桥LLC主功率电路的MOS管V13关断，V14开通。
5.根据权利要求3所述的数字变频调压装置，其特征在于：所述H
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DR信号发生电路包括电阻R86
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R88、电阻R92、电容C89、C91、MOS管V17、二极管V15、稳压二极管V16、V19，所述H
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DR信号发生电路的H
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DR信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：张前胜，王莉，陈其尧，王建国，张子涵，娄楠玥，万鹤元，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：