一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路及方法技术

本发明专利技术提出了一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路及方法，用于半桥谐振母线变换器的自适应软启动控制，控制电路包括谐振腔初级电流采样和快速保护电路、自适应软启动控制电路和驱动控制电路，通过调节初次级开关管的导通内阻改变谐振变换器输出阻抗，在输入电压不变的情况下实现谐振单元初级电流的调节，控制谐振单元的初级电流在一定范围内波动，保证启动过程中谐振变换器不出现冲击电流，实现电路软启动功能。发明专利技术电路结构简单，硬件成本低，提高母线变化器的功率密度和效率的同时，能够有效简化谐振母线变换器的设计，有提高谐振母线变换器可靠性和负载适应性。线变换器可靠性和负载适应性。线变换器可靠性和负载适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路及方法


[0001]本专利技术涉及电源变换技术，具体涉及一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路及方法，应用于通信、制导和电子对抗设备的电源系统。

技术介绍

[0002]随着分布式供电系统在雷达、综合射频有源阵面系统中的大规模应用，对分布式供电系统中母线变换器的功率密度、效率、性价比等提出更高的要求。现有高功率密度谐振母线变换器采用LLC谐振拓扑，并且为了实现良好的负载动态特性和较高的效率，母线变换器谐振腔Lr/Lp的比值较小，线路增益范围窄，传统LLC通过调节频率实现软启动的方法不能实现初级电流控制，容易造成开机软启动过程中出现过流故障，或者发生炸机故障。结合调宽PWM和调频PFM能够实现确定电路的可靠软启动，但不同电路参数、负载环境需要适配不同的控制策略，不能实现自适应适配。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路及方法。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方法为：一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路，用于半桥谐振母线变换器的自适应软启动控制，包括谐振腔初级电流采样和快速保护电路、自适应软启动控制电路和驱动控制电路，其中：
[0005]谐振腔初级电流采样和快速保护电路采集谐振单元的初级电流I
p
，并经整流和负载电流分离处理后得到谐振单元电流信号Ipri送给自适应软启动控制电路；
[0006]自适应软启动控制电路根据电流信号Ipri与设定阈值Vref3比较放大处理后控制受控供电电压源，得到与电流信号相关的电压VDD送入驱动控制电路；
[0007]驱动控制电路隔离对VDD放大后送至半桥谐振母线变换器初次级开关管，通过VDD的变化调节开关管的驱动电压幅值，进而调节初次级开关管的导通内阻。
[0008]进一步的，谐振腔初级电流采样和快速保护电路包括谐振腔电流检测电路、负载电流分离电路和过流保护快速保护电路，其中
[0009]谐振腔电流检测电路由第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三整流二极管组成；负载电流分离电路由第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第一运放组成；过流保护快速保护电路由第二运放、第七电阻、第八电阻、第三电容和第四二极管组成；
[0010]谐振单元的初级电流Ip流经谐振电容，谐振电容一端接地，另一端高压端接变压器的初级，谐振电容高压端产生电压信号Vcr；第一电容一端接谐振电容高压端，另一端通过第一电阻接第三整流二极管的中点3脚，第三整流二极管的K点2脚通过并联第二电阻和第二电容接地，第三整流二极管的A点1脚接地；
[0011]第二电阻端产生的信号I
‑
sample通过第四电阻、第五电阻分压送入第一运放的正向输入端3脚，第一运放的反相输入端通过第三电阻接预设基准Vref1，第六电阻跨接在第一运放的输出端1脚和反相输入端2脚；
[0012]第一运放输出信号Ipri通过第七电阻输入第二运放的正向输入端3脚，第三电容并联在正向输入端3脚和地PGND之间；第二运放的反方向输入端2脚接预设基准Vref2，第八电阻一端接运放供电电源VCC，一端接第二运放的输出端1脚，第四二极管的A点接第二运放的输出端，第四二极管的K点接第二运放的正向输入端3脚。
[0013]更进一步的，第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻串联形成交直流降压电路，第三整流二极管串联在回路中完成整流功能，将电压信号Vcr通过降压和整流得到低压电流信号I
‑
sample，电流信号I
‑
sample送入负载电流分离电路，与基准Vref1比较后得到表征负载电流大小的的电压信号Ipri，Vref1的大小表征谐振单元的空载电流，当电压信号Ipri超过基准信号Vref2时，比较得到过流故障信号Fault，并经二极管V4将故障信号Fault送回值正向输入端，形成故障自锁。
[0014]进一步的，自适应软启动控制电路由第三运放、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容、第五电容和第五晶体管组成，其中：
[0015]谐振单元电流信号Ipri通过第九电阻送入第三运放的反相输入端2脚，第三运放的正向输入端3脚接预设基准Vref3，第十电阻一端接第三运放的反相输入端2脚，另一端接第四电容，第四电容的另一端接第三运放的输出端1脚，第三运放的输出端1脚接第五晶体管的G极，第五晶体管的漏极通过第十一电阻接供电电源VCC，第五晶体管的源极通过第五电容接地PGND，第五电容两端得到电压信号VDD。
[0016]进一步的，初次级驱动产生电路由第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第二驱动变压器、第三驱动变压器、第六电容、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻组成，其中：
[0017]第六晶体管的集电极接自适应软启动控制电路，第六晶体管的发射极接第七晶体管的集电极，第七晶体管的发射极接地，第六晶体管的基极和第七晶体管的基极相连，共同接外部控制器送入的信号PWM1；第八晶体管的集电极接第五晶体管的源极，第八晶体管的发射极接第九晶体管的集电极，第九晶体管的发射极接地，第八晶体管的基极和第九晶体管的基极相连，共同接外部控制器送入的信号PWM2；第六晶体管的发射极通过第六电容接到第二驱动变压器初级1脚，第二驱动变压器初级2脚接第三驱动变压器的1脚，第三驱动变压器的2脚接第八晶体管的发射极；第二驱动变压器次级绕组3脚通过第十二电阻接第一初级开关管的G极，绕组4脚接第一初级开关管的S极，驱动第一初级开关管的开通关断，同样的第二驱动变压器次级绕组6脚通过第十三电阻接第二初级开关管的G极，绕组5脚接第二初级开关管的S极；第三驱动变压器次级绕组3脚通过第十四电阻接第一次级同步整流管的G极，绕组4脚接第一次级同步整流管的S极，第三驱动变压器次级绕组6脚通过第十五电阻接第二次级同步整流管的G极，绕组5脚接第二次级同步整流管的S极。
[0018]更进一步的，第六晶体管采用NPN晶体管，第七晶体管采用PNP晶体管，第八晶体管采用NPN晶体管，第九晶体管采用PNP晶体管。
[0019]一种谐振母线变换器的自适应软启动控制方法，基于所述的谐振母线变换器自适应软启动控制电路，通过调节初次级开关管的导通内阻改变谐振变换器输出阻抗，在输入电压Vin不变的情况下实现谐振单元初级电流I
p
的调节，控制谐振单元的初级电流I
p
在一定范围内波动，保证启动过程中谐振变换器不出现冲击电流，实现电路软启动功能。
[0020]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)电路简单，提高母线变化器的功率密度
和效率的同时，有效简化谐振母线变换器的设计、调试。2)采用自适应软启动控制方法，有效提高谐振母线变换器可靠性和负载适应性。
附图说明
[0021]图1是高压谐振母线变换器拓扑图。
[0022]图2是谐振腔初级电流采样和快速保护电路图。
[0023]图3是谐振母线变换器自适应软本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振母线变换器自适应软启动控制电路，其特征在于，用于半桥谐振母线变换器的自适应软启动控制，包括谐振腔初级电流采样和快速保护电路(104)、自适应软启动控制电路(105)和驱动控制电路(106)，其中：谐振腔初级电流采样和快速保护电路(104)采集谐振单元的初级电流I
p
，并经整流和负载电流分离处理后得到谐振单元电流信号Ipri送给自适应软启动控制电路(105)；自适应软启动控制电路根据电流信号Ipri与设定阈值Vref3比较放大处理后控制受控供电电压源，得到与电流信号相关的电压VDD送入驱动控制电路(106)；驱动控制电路隔离(106)对VDD放大后送至半桥谐振母线变换器初次级开关管，通过VDD的变化调节开关管的驱动电压幅值，进而调节初次级开关管的导通内阻。2.根据权利要求1所述的谐振母线变换器自适应软启动控制电路，其特征在于，谐振腔初级电流采样和快速保护电路(104)包括谐振腔电流检测电路(107)、负载电流分离电路(108)和过流保护快速保护电路(109)，其中谐振腔电流检测电路(107)由第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和第三整流二极管(V3)组成；负载电流分离电路(108)由第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第一运放(N1A)组成；过流保护快速保护电路(109)由第二运放(N2A)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第三电容(C3)和第四二极管(V4)组成；谐振单元的初级电流Ip流经谐振电容(Cr)，谐振电容(Cr)一端接地，另一端高压端接变压器(T1)的初级，谐振电容(Cr)高压端产生电压信号Vcr；第一电容(C1)一端接谐振电容(Cr)高压端，另一端通过第一电阻(R1)接第三整流二极管(V3)的中点3脚，第三整流二极管(V3)的K点2脚通过并联第二电阻(R2)和第二电容(C2)接地，第三整流二极管(V3)的A点1脚接地；第二电阻(R2)端产生的信号I
‑
sample通过第四电阻(R4)、第五电阻(R5)分压送入第一运放(N1A)的正向输入端3脚，第一运放(N1A)的反相输入端通过第三电阻(R3)接预设基准Vref1，第六电阻(R6)跨接在第一运放(N1A)的输出端1脚和反相输入端2脚；第一运放(N1A)输出信号Ipri通过第七电阻(R7)输入第二运放(N2A)的正向输入端3脚，第三电容(C3)并联在正向输入端3脚和地PGND之间；第二运放(N2A)的反方向输入端2脚接预设基准Vref2，第八电阻(R8)一端接运放供电电源VCC，一端接第二运放(N2A)的输出端1脚，第四二极管(V4)的A点接第二运放(N2A)的输出端，第四二极管(V4)的K点接第二运放(N2A)的正向输入端3脚。3.根据权利要求2所述的谐振母线变换器自适应软启动控制电路，其特征在于，第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)串联形成交直流降压电路，第三整流二极管(V3)串联在回路中完成整流功能，将电压信号Vcr通过降压和整流得到低压电流信号I
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sample，电流信号I
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sample送入负载电流分离电路(108)，与基准Vref1比较后得到表征负载电流大小的的电压信号Ipri，Vref1的大小表征谐振单元的空载电流，当电压信号Ipri超过基准信号Vref2时，比较得到过流故障信号Fault，并经二极管V4将故障信号Fault送回值正向输入端，形成故障自锁。4.根据权利要求1所述的谐振母线变换器自适应软启动控制电路，其特征在于，自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，乔照洋，王杰，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：