一种断续模式串联谐振变换器的控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，包括：PID补偿电路、脉冲频率调制控制电路、脉冲前沿延时电路，所述PID补偿电路的输入端分别输入电压基准和采集的谐振变换器的输出电压，其输出端连接至脉冲频率调制控制电路；所述脉冲频率调制控制电路的输出端连接脉冲前沿延时电路，所述脉冲前沿延时电路将脉冲频率调制控制电路输出的PFM驱动信号进行前沿延时后形成用于驱动谐振变换器的驱动信号。本实用新型专利技术的优点在于：使谐振变换器控制芯片的驱动信号能够完全关闭，从而适应空载应用，电路简单可靠，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种断续模式串联谐振变换器的控制电路


[0001]本技术涉及串联谐振变换器的控制领域，特别涉及一种输出驱动信号可以完全关闭的断续模式串联谐振变换器的控制电路。

技术介绍

[0002]工作在电流连续模式下的各种谐振变换器，如串联谐振变换器SRC(如LC)、并联谐振变换器PRC(如LC)和串并联谐振变换器SPRC(如LLC或LCC)等，均存在硬开关的过程，在大功率的应用时有开关损耗较大的缺点；而工作在电流断续模式下的LC串联谐振变换器，其开关开通、关断均处于零电流状态，因此发热低、干扰小，非常适合大功率的应用场合。另外LC串联谐振变换器输出本身具有恒流输出特性，特别适合容性负载使用(如作为高压电容充电电源)，且其具有不惧怕负载短路的优点，因此电流断续模式下的LC串联谐振变换器有着广泛的应用。
[0003]对于电流断续模式下的LC串联谐振变换器，适合采用导通时间固定的脉冲频率调制(PFM)控制方式对其开关驱动频率进行调节，在开关驱动频率降低时，变换器的输出功率会对应降低，从而实现对变换器输出功率的调整。对应的控制电路要求具有以下功能：
[0004]a)开关驱动频率可控制；
[0005]b)可限制频率上限，防止谐振进入连续模式；
[0006]c)频率下限可设置到很低的频率，以增加输出的调节范围。
[0007]通常采用专业的谐振变换器控制芯片实现满足上述要求的脉冲频率调制 (PFM)控制电路，将变换器输出电压取样与给定的基准接到PID补偿电路，PID 补偿电路的输出接到脉冲频率调制(PFM)控制电路，即可控制变换器开关的驱动频率，实现电压闭环，从而得到输出可调节的直流或交流稳压变换器。
[0008]但在实际应用中，直流或交流稳压变换器可能需要工作在空载状态，此状态下，当输出电压升高，使电压取样值达到设定基准后，PID补偿电路输出会降低至最低，对应开关驱动频率也下降到最低，但是驱动并未完全关闭，因此变换器内仍然有工作在最低开关频率下的谐振电流，这会使输出电压继续升高而不受基准控制。
[0009]为适应上述空载状态下工作的需求，通常采用的方法为：在变换器内输出位置并联一定的死负载，将变换器工作在最低开关频率下的谐振电流所产生的功率消耗掉，从而使输出电压可以受控。
[0010]并联一定的死负载会存在如下缺陷：
[0011]a)死负载增加了固定损耗，使变换器整机效率降低；
[0012]b)死负载功耗大，需要一定的散热器辅助降温，占用变换器内部空间，降低了变换器的功率密度；
[0013]c)空载状态下变换器输出电压调节范围有限，不能下调至零输出。
[0014]因此，采用并联死负载的方式虽然一定程度上满足了空载工作的需求但是却带来了新的问题，这种方案仍不能很好解决因无法完全关闭驱动带来的空载工作的问题。

技术实现思路

[0015]本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，该电路在带负载下可以提供可靠的调节驱动信号且在空载情况下可以完全关闭驱动信号。
[0016]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，包括：PID补偿电路、脉冲频率调制控制电路、脉冲前沿延时电路，所述PID补偿电路的输入端分别输入电压基准和采集的谐振变换器的输出电压，其输出端连接至脉冲频率调制控制电路；所述脉冲频率调制控制电路的输出端连接脉冲前沿延时电路A、B，所述脉冲前沿延时电路将脉冲频率调制控制电路输出的PFM驱动信号进行前沿延时后形成用于驱动谐振变换器的驱动信号。
[0017]所述脉冲前沿延时电路A包括与门D2、电阻R12和电容C8；脉冲频率调制控制电路的输出端连接至与门D2的其中一个输入端，另一个输入端分别经过电阻R12接脉冲频率调制电路的输出端、经电容C8接地；与门D2的输出端输出用于控制谐振变换器的驱动信号。
[0018]所述脉冲频率调制控制电路具有两个输出端，每个输出端对应连接一个脉冲前沿延时电路形成两路用于控制谐振变换器的驱动信号。
[0019]所述PID补偿电路包括运放N1以及电阻R1、R2、R3以及电容C1、C2；电压基准经电阻R1输入到运放N1的同相输入端；采样谐振变换器的输出得到的电压取样经电阻R2连接至运放N1的反相输入端；运放N1的反相输入端经电容 C1连接至运放N1的输出端；电阻R3与电容C2串联后再并联在电容C1两端；运放N1的输出端输出用于调节脉冲频率调制控制电路输出的调节信号Vm。
[0020]所述脉冲频率调制控制电路采用UCx86x系列控制芯片及其外围电路实现。
[0021]所述脉冲频率调制控制电路包括控制芯片N2，控制芯片N2的2号引脚、10 号引脚均连接至PID补偿电路的输出端；控制芯片N2的15号引脚经电阻R4接地、16号引脚经电容C3接地；控制芯片N2的8号引脚经电容C4接地、6号引脚经电阻R7接地、7号引脚经电阻R6接地；控制芯片N2的5号引脚接地；控制芯片的1号引脚经电阻R10连接9号引脚；控制芯片的9号引脚经电容C6接地；控制芯片的11号引脚、14号引脚为脉冲频率调制控制电路的两个输出端，其分别经过电阻R8、R9输出PFM驱动信号。
[0022]本技术的优点在于：使谐振变换器控制芯片的驱动信号能够完全关闭，从而适应空载应用，电路简单可靠，成本低；克服了现有的断续模式串联谐振变换器为适应空载状态下工作，所采用的输出并联死负载的方法带来的整机效率和功率密度降低的缺点和空载状态下输出电压调节范围有限的缺点；在空载状态下输出电压调节范围可从零到额定电压，满足更多应用场合；因为减小了整机发热且电路简单，降低了故障率，同时提高了整体可靠性；采用本专利技术电路产生的驱动脉冲最大、最小频率、脉冲宽度、以及其中的脉冲前沿延时时间等均可以调节，能适用于各种不同参数的串联谐振变换器。
附图说明
[0023]下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0024]图1为本技术的控制电路原理图；
[0025]图2为本技术电路各输出阶段的波形示意图。
具体实施方式
[0026]下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0027]本申请提供一种用于电流断续模式下LC串联谐振变换器的控制电路，使其能够在空载状态下工作，同时不额外增加损耗，不降低变换器现有的功率密度，且在空载状态下输出电压调节范围可从零调至额定电压。克服现有的断续模式串联谐振变换器为适应空载状态下工作，所采用的输出并联死负载的方法带来的整机效率和变换器功率密度降低的问题和空载状态下输出电压调节范围有限的问题。在变换器空载或者电压基准设置为0V的情况下，输出电压升高到设定基准对应值后，将开关驱动信号完全关闭，变换器中没有任何谐振电流产生，变换器输出电压可完全受控，从而能适应空载状态下工作情况；同时采用本专利技术控制电路，不会额外增加损耗，不用降低变换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，其特征在于，包括：PID补偿电路、脉冲频率调制控制电路、脉冲前沿延时电路，所述PID补偿电路的输入端分别输入电压基准和采集的谐振变换器的输出电压，其输出端连接至脉冲频率调制控制电路；所述脉冲频率调制控制电路的输出端连接脉冲前沿延时电路，所述脉冲前沿延时电路将脉冲频率调制控制电路输出的PFM驱动信号进行前沿延时后形成用于驱动谐振变换器的驱动信号。2.如权利要求1所述的一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，其特征在于，所述脉冲前沿延时电路包括与门D2、电阻R12和电容C8；脉冲频率调制控制电路的输出端连接至与门D2的其中一个输入端，另一个输入端分别经过电阻R12接脉冲频率调制电路的输出端、经电容C8接地；与门D2的输出端输出用于控制谐振变换器的驱动信号。3.如权利要求1或2所述的一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，其特征在于，所述脉冲频率调制控制电路具有两个输出端，每个输出端对应连接一个脉冲前沿延时电路形成两路用于控制谐振变换器的驱动信号。4.如权利要求1或2所述的一种断续模式串联谐振变换器的控制电路，其特征在于，所述PID补偿电路包括运放N1以及电阻R1、R2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新明，朱作敏，陈敬威，冯子春，
申请(专利权)人：芜湖麦可威电磁科技有限公司，
类型：新型
国别省市：