一种LLC谐振变换器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种LLC谐振变换器的控制方法，包括以下步骤：101）对LLC谐振变换器的输入电压、输出电流和输出电压进行实时采样，根据采样值将LLC谐振变换器的工作状况分成小增益工作状态和正常增益工作状态，根据工作状态选择对应的环路控制；102）低增益环路控制，在小增益工作状态下，LLC环路控制将反馈环路计算得到的实时驱动信号中加入设定的死区时间，使驱动占空比减少，系统增益降低；103）高增益环路控制，在正常增益工作状态下，LLC环路控制移除低增益环路控制加入的死区时间，使驱动占空比恢复正常，系统增益恢复。本发明专利技术可以有效地避免轻载进入高频断续模式，导致输出电压纹波过大的问题，输出电压纹波较小。输出电压纹波较小。输出电压纹波较小。

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换器的控制方法


[0001]本专利技术涉及通信电源，尤其涉及一种LLC谐振变换器的控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们生活水平的提高和对生活物质条件的要求逐渐增高，通信技术的发达为人们的日常出行带来了很大的便利。随着对通信技术在运营可靠性、舒适性、节能降噪和可维护性等方面要求的进一步提高，人们对通信电源的效率、功率密度、噪声振动等指标的要求也更加严格，对输入电压范围和输出电压范围要求也越来越宽了，对输出电压文波也愈加的苛刻。LLC谐振变换器因其可满足开关电源高开关频率、高功率密度和变换效率的发展趋势，近年来得到了广泛的关注。由于LLC谐振变换器可实现全负载范围内的零电压开通，且二次侧整流二极管可实现零电流关断。同时，该变换器的主电路中的磁性元件容易集成，有限的利用了变压器的漏感，使得LLC谐振变换器广泛应用于通信电源行业。
[0003]传统的模拟LLC谐振变换器和数字LLC谐振变换器，在谐振腔参数确定的条件下，系统增益就已经固定。当它的输入电压范围和输出电压范围都增大时，开关频率调节的范围也要随之增大，此时可能会出现的高压输入会引起过高的开关频率，激化电路的寄生参数等对系统带来的影响，除此之外，输出电压纹波以及信噪比也难以满足要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种在宽输入电压范围和宽输出电压范围条件下输出电压纹波较小的LLC谐振变换器的控制方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种LLC谐振变换器的控制方法，包括以下步骤：101）对LLC谐振变换器的输入电压、输出电流和输出电压进行实时采样，根据输入电压、输出电流和输出电压的采样值将LLC谐振变换器的工作状况分成小增益工作状态和正常增益工作状态，根据工作状态选择对应的环路控制；102）低增益环路控制，在小增益工作状态下，LLC环路控制将反馈环路计算得到的实时驱动信号中加入设定的死区时间，使驱动占空比减少，系统增益降低；103）高增益环路控制，在正常增益工作状态下，LLC环路控制移除低增益环路控制加入的死区时间，使驱动占空比恢复正常，系统增益恢复。
[0006]以上所述的控制方法，小增益工作状态包括高压输入高压输出轻载工作状态、高压输入低压输出轻载工作状态、高压输入低压输出重载工作状态和非高压输入低压输出轻载工作状态；正常增益工作状态包括高压输入高压输出重载工作状态、非高压输入高压输出轻载工作状态、非高压输入高压输出重载工作状态和非高压输入低压输出重载工作状态。
[0007]以上所述的控制方法，在步骤102中，加入设定的死区时间，限制驱动信号的占空比不大于30%。
[0008]以上所述的控制方法，切换环路时驱动死区时间的加减以相匹配的速度调整DC母线电压值：死区时间增加、驱动占空比减小，应增加DC母线电压；死区时间减小，驱动占空比增大，应降低DC母线电压；以保持系统的工作频率平滑的上升和下降，达到稳定过渡的效果本专利技术的控制方法可以有效地避免轻载进入高频断续模式，导致输出电压纹波过大的问题，输出电压纹波较小。
附图说明
[0009]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0010]图1是本专利技术实施例LLC谐振变换器的控制方法的流程图。
[0011]图2是本专利技术实施例6KW 5G电源输入输出规格列表。
具体实施方式
[0012]本专利技术实施例LLC谐振变换器的控制方法的实现方式如下：整个LLC谐振变换器工作情况可分为8种状态，这八种状态是通过输入电压检测、输出电流和电压检测来区分：
①
高压输入高压输出轻载；
②
高压输入高压输出重载；
③
高压输入低压输出轻载；
④
高压输入低压输出重载；
⑤
非高压输入高压输出轻载；
⑥
非高压输入高压输出重载；
⑦
非高压输入低压输出轻载；
⑧
非高压输入低压输出重载。
[0013]这八种状态实际上是工作在LLC的双环路上：第一环路（低增益环路，包括状态
①③④⑦
）：在此状态下LLC环路控制将反馈环路计算得到的实时驱动信号中加入设定的死区时间，驱动占空比减少，系统增益降低，让系统尽可能早地退出高频断续模式，进入低频连续模式。可以有效避免轻载因为高频断续模式，导致输出纹波过大的问题。
[0014]第二环路（高增益环路，包括状态
②⑤⑥⑧
）：在此状态下LLC环路控制移除第一环路状态加入的死区时间，此时驱动占空比正常，系统增益恢复。
[0015]状态变化引起的环路切换因为涉及到驱动死区时间的加减，瞬间变化引起LLC谐振腔的震荡，导致输出电压纹波不稳定，所以在切换环路时驱动死区时间的加减应当缓慢变化，同时以相匹配的速度调整DC母线电压值：死区时间增加、驱动占空比减小。为了保持当前输出稳定，应增加DC母线电压；反之死区时间减小，驱动占空比增大，为了保持当前输出稳定，应降低DC母线电压。控制死区的大小和DC母线的加减时应找到合适的调整速率，需要视系统的情况而定，每个系统特性不一样，调整的速率就不一样，需要慢慢调试。目的是在调整驱动死区和DC母线时尽可能保持系统的工作频率平滑的上升和下降，以达到稳定过渡的效果。
[0016]低增益环路通过对驱动信号中加入一定的死区时间，限制驱动信号的占空比在
30%，可以有效的减小系统增益。高增益环路就是正常环路控制，不需要在驱动信号中加入死区时间，驱动信号的占空比在45%左右。因为同频率下高增益环路算出的驱动占空比比低增益环路的要大，所以同等情况下工作在高增益环路的系统增益要比工作在低增益环路的大。
[0017]本专利技术实施例双增益LLC环路下的纹波控制方法根据实时的输入电压、输出电流和电压采样结果划分电源的工作状态，然后根据工作状态选择相对应的环路。选择对应的环路后，通过系统自身的环路控制方式（PI，2P2Z或是其他高阶的负反馈控制方式）改变实时驱动信号的频率和占空比大小来调节系统的增益大小。在对驱动信号的频率和占空比进行操作时，应按照固定的步径（纳秒级的加减）对驱动信号的频率和占空比进行缓慢、过渡的变化，同时以相匹配的速度调整DC母线电压值（以1V或2V为步径对DC母线进行加减），DC母线电压加减的动作与占空比加减的动作相反，以达到稳定过渡的效果。使得全电压范围、全负载范围内输出电压纹波以及信噪比达到通信电源行业的标准。
[0018]双增益LLC环路下的纹波控制原理如图1所示，此处以6KW 5G通信电源为例进行详细说明，通信电源的基本规格如图2所示。
[0019]开启模块采样，电源的模块采样包括输入电压采样、输出电流采样和输出电压采样，由此三者的采样结果组合成选择环路的依据。
[0020]此通信电源的变压器匝比为10：3，为满足高压264V输入的情况DC母线最低电压限制在380V。当输入230V，输出电压42V空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：101）对LLC谐振变换器的输入电压、输出电流和输出电压进行实时采样，根据输入电压、输出电流和输出电压的采样值将LLC谐振变换器的工作状况分成小增益工作状态和正常增益工作状态，根据工作状态选择对应的环路控制；102）低增益环路控制，在小增益工作状态下，LLC环路控制将反馈环路计算得到的实时驱动信号中加入设定的死区时间，使驱动占空比减少，系统增益降低；103）高增益环路控制，在正常增益工作状态下，LLC环路控制移除低增益环路控制加入的死区时间，使驱动占空比恢复正常，系统增益恢复。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，小增益工作状态包括高压输入高压输出轻载工作状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锦，慕德世，
申请(专利权)人：广东高斯宝电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：