一种谐振转换器系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种谐振转换器系统及其控制方法，包含一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置，以及一同步整流控制电路，耦合于该谐振转换器，且包括一信号产生装置，产生一加权关断信号，用于在通过该第一整流开关之一第一电流的一过零点时，关断该第一整流开关，其中该加权关断信号是由该第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之峰值的一反映信号与一预定电压值三者各自加权而产生。应用本发明专利技术，通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可在电流过零点处到达并关断该整流开关，故其有相对较低之损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐振转换器系统(resonant converter system)领域，尤其涉及一 种具有一同步整流控制电路(synchronous rectifier control circuit)的谐振转换 器系统及其控制方法。
技术介绍
随着电源功率密度和电路效率的要求不断提高，谐振转换器由于其较高 的变换效率而受到越来越多的重视，而同步整流技术也由于其较低的导通损 耗得到了普遍应用。但在谐振转换器中应用同步整流的技术尚存在一定的问题，下面以图1 至图5为例说明这个问题。如图1所示的是已知技术中，串联谐振LLC转 换器10的电路示意图，其接收一输入电压Vin与产生一输出电压Vout,且 更包括一输入电容C1、 一具四个切换开关(Q1-Q4)之全桥切换电路、 一由一 谐振电感Lr， 一谐振电容Cr与一激磁电感Lm三个元件串联构成之谐振槽 (resonant tank)、 一具——次侧线圈与一具一中央抽头之二次侧线圏的变压器 T、 一具两个整流开关(Q5-Q6)之半桥式整流器以及一输出电容C2。而图2 是其主要工作波形。其中VQ1, VQ4及VQ2， VQ3分别是四个切换开关 Ql, Q4与Q2， Q3的栅极驱动信号，iLm是激^兹电流波形，iLr是谐振电流 波形，iQ5, iQ6是变压器二次侧之整流开关Q5与Q6的电流波形，其在Q5 与Q6导通时近似于正弦波形，而VQ5及VQ6是理想的整流开关Q5与Q6 的栅极驱动信号，该两栅极驱动信号VQ5及VQ6之下降边保证在电流负向 过零时关断整流开关Q5与Q6。从图中可以看到，VQ5及VQ6与变压器一 次侧之驱动信号VQ1， VQ4及VQ2, VQ3没有简单的对应关系，因此不 能用 一次侧之驱动信号简单合成，这也就造成了谐振转换器同步整流的复杂 性。9谐振转换器的同步整流控制方法很多,其中之一为采用电流检测控制方法。图3是显示一已知之具有同步整流控制器的直流/直流全桥LLC谐振转 换器系统之电路示意图。除直流/直流全桥LLC谐振转换器10外，其更包括 变压器T之二次侧的一第一与一第二同步整流控制器11与12以及变压器T 之一次侧的一主控制器13。其中该第一与该第二同步整流控制器11与12 的控制原理以及结构均相同。兹以该第二同步整流控制器12为例说明如下 这种控制方法首先通过一分流器120与一电流感测器121,以检测变压器二 次侧之整流开关Q6的导通电流信号VC6,该导通电流信号VC6经过比较 器122与一参考电压Vref(Vref-O)比较后，得到电流过零点信号VCm6。该 过零点信号VCm6再经过处理器123进行防抖动和整形等一 系列处理之后送 给驱动器124，该驱动器124发出驱动信号VQ6以驱动开关Q6。而该第一 同步整流控制器11与该第二同步整流控制器12具有相同之元件，即一电流 感测器、 一比较器、 一处理器与一驱动器，其中整流开关Q5的导通电流信 号为VC5,而该导通电流信号VC5经过其比较器所得到之电流过零点信号 为VCm5(以上均未显示)。该第一同步整流控制器11之驱动器并发出一驱动 信号VQ5以驱动该整流开关Q5。其中该主控制器13产生一第一驱动信号(其 更包括栅极驱动信号VQ1与VQ4)与一第二驱动信号(其更包括栅极驱动信 号VQ2与VQ3),分别用于驱动该第一与该第四切换开关Ql与Q4以及该 第二与该第三切换开关Q2与Q3。图3中所显示的检测电流的方法为直接 通过分流器检测整流开关的电流，而实际所使用的电流采样方法很多，例如 通过串接电阻在开关支路检测开关电流、直接感测开关两端的电压值Vds 及检测电路中能反映开关电流的信号例如将变压器之一次侧电流去掉激磁 电流的部份等。这种过零比较控制方法原理筒单，容易实现。但由于在第二同步整流控 制器12的比较器122之后，脉冲信号还经过了处理器123和驱动器124, 这造成了到达整流开关Q6的驱动信号VQ6滞后于比较器122所产生的过零 信号。如果驱动信号的下降边之滞后时间过长，就会造成电流回灌，并在相 应的整流开关上产生较大的电压尖峰。解决方法之一是提高比较器122的比 较门槛值Vref (其为一参考电压)，使比较器122得到VCm6的关断信号 略提前于电流过零点。同样，第一同步整流控制器11在对整流开关Q5的控制驱动方面也会产生相同的问题，当然也可以用同样的方法解决。图4显 示了这种方法的电路波形图，非零比较门檻值Vref(其为一参考电压)与同步 整流开关导通电流信号VC5与VC6比4交得到关断信号VCm5和VCm6,略 提前于电流信号VC5与VC6的过零点，这样可以保证此关断信号经过逻辑 电路到达整流开关Q5与Q6并使整流开关Q5和Q6关断时，电流处于过零 点位置，如图4中VQ5与VQ6之波形所示。但这种方法同样存在着相应的问题。在不同负载电流时，由于整流电流 波形的变化，在相同比较门搵值下得到的比较点和电流过零点之间的延展时 间会不一致。如图5所示，负载电流大小不同时，采样得到的电流信号VC5 与VC6大小会不同，这就会造成大电流信号VC5a和VC6a与Vref比较所 产生的驱动信号VQ5a与VQ6a的下降边要滞后于小电流信号VC5b和VC6b 与Vref所产生驱动信号VQ5b与VQ6b的下降边。因此，如果釆用适合于大 负载情况下的比较门槛值，势必造成在小负载电流比较时的驱动信号VQ5b 与VQ6b的下降边在经过驱动电路到达整流开关Q5与Q6时提前于过零点， 将会有部分电流通过整流开关Q5与Q6之寄生二极管导通，使效率降低； 同样如果采用小电流负载情况下的比较门搵值，则会造成在大电流比较时的 驱动信号VQ5a与VQ6a的下降边在经过驱动电5^到达整流开关Q5与Q6 时滞后于过零点，造成电流回灌和整流开关Q5与Q6之电压尖峰。因此，当前需要一种谐振转换器系统的技术方案，以确保比较得到的同 步整流开关之驱动信号的下降边，在经过驱动电路传送后都可以在电流过零 点处到达并关断该整流开关。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供， 通过在不同的负载电流下采用不用的比较门槛值，以确保比较得到的同步整 流开关之关断信号的下降边，经过驱动电路传送后都可以在电流过零点处到 达并关断该整流开关，故其具有一相对较低之损耗。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种谐振转换器系统，包含一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置；以及一同步整流控制电路,耦合于所述谐振转换器，且包括一信号产生装置， 产生一加权关断信号，其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一 检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自 加权后相互比较而产生。进一步地，上述系统还可包括，所述加权关断信号用于在所述第一电流 的一过零点时，关断所述第一整流开关；及所述信号产生装置包括一第一权重产生器，具有一第一与一第二输入端与一输出端，其中该第 一输入端接收所述反映信号，该第二输入端接收所述参考电压，该输出端产 生 一加权比较电压，且该加权比较电压为该反映信号与该参考电压两者各自 力口权之一和；一第二权重产生器，具有一输入端与一输出端，其中该输入端接收所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振转换器系统，其特征在于，包含：　一谐振转换器，接收一输入电压，用于产生一输出电压，且包括一具有一第一整流开关之整流装置；以及　一同步整流控制电路，耦合于所述谐振转换器，且包括一信号产生装置，产生一加权关断信号，　其中所述加权关断信号是由通过所述第一整流开关的一第一电流之一检测值、用于反映该第一电流之一峰值的一反映信号与一参考电压三者各自加权后相互比较而产生。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洪洋，王彬，曾剑鸿，应建平，辛晓妮，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]