一种用于LLC谐振变换器的控制电路和控制方法技术

本申请公开了一种用于LLC谐振变换器的控制电路和控制方法，首先获取所述LLC谐振变换器的谐振电路的谐振电感Lr的谐振电流信号和谐振电容Cr两端的谐振电压信号；再依据谐振电流信号和谐振电压信号获取开关驱动信号。其中，开关驱动信号用于实现对LLC谐振变换器的开关逆变电路的功率开关管的开关控制。由于依据谐振电流信号和谐振电压信号实现对LLC谐振变换器的电流模式控制，大幅度的提升了闭环稳定性和可靠性，并提升了变换器的动态响应速度，降低了纹波电压，且易于实现。且易于实现。且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于LLC谐振变换器的控制电路和控制方法


[0001]本专利技术涉及直流电转换
，具体涉及一种用于LLC谐振变换器的控制电路和控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的快速发展，人们对各类电子产品的需求也日益提高，同时对直流电源的需求也越来越高。请参考图1，为一种半桥LLC变换器的电路拓扑图，LLC谐振转换器的基本电路一般包含一个带MOSFET的控制器、一个谐振网络和一个整流器网络。控制器以50%的占空比交替为两个MOSFET提供门信号，随负载变化而改变工作频率，调节输出电压Vout，这称为脉冲频率调制(PFM)。谐振网络包括两个谐振电感和一个谐振电容(L
‑
L
‑
C)。谐振电感lr、lm与谐振电容Cr主要作为一个分压器，其阻抗随工作频率而变化，以获得所需的输出电压。整流器网络通过半桥接或全桥接的开关网络将直流输入电压转换成方波并输入谐振槽路，可以有效地滤除谐波并提供正弦曲线电压和电流波形输出给变压器，以实现电压缩放和初级/次级隔离。对谐振腔的谐振方波频率进行调制可控制转换器的功率流。在LLC谐振转换器中，所有半导体开关是软开关或零电压开关（针对初级MOSFET而打开）和零电流开关（针对次级端整流器打开和关闭），因此有较低的电磁辐射水平（EMI）。然而，LLC谐振转换器目前还是采用以反馈量去直接控制开关频率来实现对输出功率的控制方法，该方法在实际应用中具有以下缺点：1）环路响应速度慢;2）控制到输出的传递函数中存在双极点，极不易稳定；3）过流保护和过功率保护不准确。
[0003]请参考图2，为一种LLC变换器的直接控制频率方法中从控制到输出的传递函数Bode图，在不同的输出功率下传递函数中的双极点位置不固定，在对LLC变换器的控制方法进行设计时，需要在三种不同的区域中分别考虑闭环的稳定性，提升了设计的复杂程度。

技术实现思路

[0004]本申请主要解决的技术问题是如何实现对LLC谐振变换器的电流模式控制。
[0005]根据第一方面，一种实施例中提供一种用于LLC谐振变换器的控制电路，所述LLC谐振变换器用于将第一直流电转换为第二直流电；所述LLC谐振变换器包括开关逆变电路、谐振电路、变压电路、输出电路和开关驱动控制电路；所述开关逆变电路与所述谐振电路连接，用于将所述第一直流电转换为高频交流电输出给所述谐振电路；所述谐振电路与所述变压电路连接，用于将所述高频交流电进行谐振转换后输出给所述变压电路；所述变压电路与所述输出电路连接，用于对谐振转换后的所述高频交流电进行降压后输出给所述输出电路；
所述输出电路用于输出所述第二直流电；所述开关驱动控制电路与所述开关逆变电路和所述谐振电路连接，用于监测所述谐振电路的谐振电感Lr的谐振电流信号和谐振电容Cr两端的谐振电压信号，并依据监测获取的所述谐振电流信号和所述谐振电压信号向所述开关逆变电路的功率开关管输出开关驱动信号；所述开关驱动信号用于实现对所述开关逆变电路的功率开关管的开关控制。
[0006]根据第二方面，一种实施例中提供一种用于LLC谐振变换器的控制方法，所述LLC谐振变换器用于将第一直流电转换为第二直流电，所述控制方法包括：获取所述LLC谐振变换器的谐振电路的谐振电感Lr的谐振电流信号；获取所述LLC谐振变换器的谐振电路的谐振电容Cr两端的谐振电压信号；依据所述谐振电流信号和所述谐振电压信号获取开关驱动信号；所述开关驱动信号用于实现对所述LLC谐振变换器的开关逆变电路的功率开关管的开关控制。
[0007]一实施例中，所述依据所述谐振电流信号和所述谐振电压信号获取开关驱动信号；所述开关驱动信号用于实现对所述LLC谐振变换器的开关逆变电路的功率开关管的开关控制，包括：所述开关驱动信号包括高端开关管驱动信号HG和低端开关管驱动信号LG；所述高端开关管驱动信号HG用于驱动所述LLC谐振变换器的开关逆变电路的高侧功率开关管，所述低端开关管驱动信号LG用于驱动所述LLC谐振变换器的开关逆变电路的低侧功率开关管；当输出所述高端开关管驱动信号HG，且所述谐振电流信号过零点时，对所述谐振电压信号进行采样以获取电压采样信号，并获取所述电压采样信号与一预设的第一预设电压信号的电压和信号；再当所述电压和信号不大于所述谐振电压信号时，切换输出所述低端开关管驱动信号LG；所述低端开关管驱动信号LG与所述高端开关管驱动信号HG的持续时间相同。
[0008]依据上述实施例的用于LLC谐振变换器的控制电路和控制方法，由于依据谐振电流信号和谐振电压信号实现对LLC谐振变换器的电流模式控制，大幅度的提升了闭环稳定性和可靠性，并提升了变换器的动态响应速度，降低了纹波电压，且易于实现。
附图说明
[0009]图1为一种半桥LLC谐振变换器的电路拓扑图；图2为一种LLC谐振变换器的直接控制频率方法中从控制到输出的传递函数Bode图；图3为一种实施例中LLC谐振变换器的电路结构示意图；图4为另一种实施例中LLC谐振变换器的电路结构示意图；图5为一种实施例中驱动控制电路的电路连接示意图；图6为一种实施例中驱动控制电路的电路连接结构示意图；图7为一种实施例中LLC谐振变换器的电信号监测示意图；图8为一种实施例中谐振电流与半桥中点电压的信号时序图；图9为另一种实施例中功率开关管驱动控制信号与谐振电路电信号的信号对应
图；图10为一种实施例中系统开关频率高于谐振频率时谐振变换器电信号的波形对比示意图；图11为一种实施例中系统开关频率低于谐振频率时谐振变换器电信号的波形对比示意图；图12为一种实施例中传递函数的bode图。
具体实施方式
[0010]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0011]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0012]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
[0013]在本申请实施例中，公开了用于LLC谐振变换器的控制方法，首先获取所述LLC谐振变换器的谐振电路的谐振电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于LLC谐振变换器的控制电路，其特征在于，所述LLC谐振变换器用于将第一直流电转换为第二直流电；所述LLC谐振变换器包括开关逆变电路、谐振电路、变压电路、输出电路和开关驱动控制电路；所述开关逆变电路与所述谐振电路连接，用于将所述第一直流电转换为高频交流电输出给所述谐振电路；所述谐振电路与所述变压电路连接，用于将所述高频交流电进行谐振转换后输出给所述变压电路；所述变压电路与所述输出电路连接，用于对谐振转换后的所述高频交流电进行降压后输出给所述输出电路；所述输出电路用于输出所述第二直流电；所述开关驱动控制电路与所述开关逆变电路和所述谐振电路连接，用于监测所述谐振电路的谐振电感Lr的谐振电流信号和谐振电容Cr两端的谐振电压信号，并依据监测获取的所述谐振电流信号和所述谐振电压信号向所述开关逆变电路的功率开关管输出开关驱动信号；所述开关驱动信号用于实现对所述开关逆变电路的功率开关管的开关控制。2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关逆变电路包括直流正输入端、直流负输入端、整流正输出端和整流负输出端；所述直流正输入端和所述直流负输入端用于所述第一直流电的输入；所述整流正输出端和所述整流负输出端与所述谐振电路连接；所述谐振电路包括整流正连接端、整流负连接端、原边正连接端和原边负连接端；所述整流正连接端和所述整流负连接端分别与所述整流正输出端和所述整流负输出端连接，所述原边正连接端和所述原边负连接端用于与所述变压电路连接；所述变压电路包括第一原边连接端、第二原边连接端、第一副边正连接端、第一副边负连接端、第二副边正连接端和第二副边负连接端；所述第一原边连接端和所述第二原边连接端分别与所述原边正连接端和所述原边负连接端连接；所述第一副边正连接端、所述第一副边负连接端、所述第二副边正连接端和所述第二副边负连接端用于与所述输出电路连接；所述输出电路包括第一输入连接端、第二输入连接端、第三输入连接端、第四输入连接端、输出正连接端和输出负连接端；所述第一输入连接端和所述第二输入连接端分别与所述第一副边正连接端和所述第一副边负连接端连接，所述第三输入连接端和所述第四输入连接端分别与所述第二副边正连接端和所述第二副边负连接端连接；所述输出电路的输出正连接端和输出负连接端用于输出所述第二直流电；所述谐振电路包括谐振电容Cr和谐振电感Lr；谐振电感Lr的一端与所述整流正连接端连接，另一端与所述原边正连接端连接；谐振电容Cr的一端与所述整流负连接端连接，另一端与所述原边负连接端连接；所述变压电路包括变压器Tr，变压器Tr包括一个原边绕组和两个副边绕组；所述原边绕组的一端与所述第一原边连接端连接，另一端与所述第二原边连接端，一个所述副边绕组的两端分别与所述第一副边正连接端和所述第一副边负连接端连接，另一个所述副边绕组的两端分别与所述第二副边正连接端和所述第二副边负连接端连接；所述输出电路包括二极管D11、二极管D12、电容C11、电阻R11和电阻R12；其中，二极管D11的正极与所述输出电路的第一输入连接端连接，二极管D11的负极与所述输出电路的输
出正连接端连接；二极管D12的正极与所述输出电路的第四输入连接端连接，二极管D12的负极与所述输出电路的输出正连接端连接；电容C11和电阻R11串联，串联后的一端与所述输出电路的输出正连接端连接，串联后的另一端与所述输出电路的输出负连接端连接；电阻R12的一端与所述输出电路的输出正连接端连接，另一端与所述输出电路的输出负连接端连接；所述输出电路的第二输入连接端、第三输入连接端和输出负连接端电连接。3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述开关逆变电路包括第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3和第四功率开关管S4；第一功率开关管S1的第一极与所述直流正输入端连接，第一功率开关管S1的第二极与整流正输出端连接，第一功率开关管S1的控制极与所述开关驱动控制电路连接；第二功率开关管S2的第一极与所述整流正输出端连接，第二功率开关管S2的第二极与所述直流负输入端连接，第二功率开关管S2的控制极与所述开关驱动控制电路连接；第三功率开关管S3的第一极与所述直流正输入端连接，第三功率开关管S3的第二极与整流负输出端连接，第三功率开关管S3的控制极与所述开关驱动控制电路连接；第四功率开关管S4的第一极与所述整流负输出端连接，第四功率开关管S4的第二极与所述直流负输入端连接，第四功率开关管S4的控制极与所述开关驱动控制电路连接。4.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述开关逆变电路包括第一功率开关管S5和第二功率开关管S6；第一功率开关管S5的第一极与所述直流正输入端连接，第一功率开关管S5的第二极与所述整流正输出端连接，第一功率开关管S5的控制极与所述开关驱动控制电路连接；第二功率开关管S6的第一极与所述整流正输出端连接，第二功率开关管S6的第二极与所述整流负输出端连接，所述第二功率开关管S6的控制极与所述开关驱动控制电路连接；所述直流负输入端与所述整流负输出端电连接。5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述开关驱动控制电路包括开关驱动电路、驱动控制电路、电压采样电路和电流转换电路；所述电压采样电路分别与所述谐振电路和所述驱动控制电路连接，用于监测所述谐振电路的谐振电容Cr两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，栾博悦，东伟，盛琳，
申请(专利权)人：茂睿芯深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：