一种控制方法、装置、介质、处理器及开关电源制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种控制方法、装置、介质、处理器及开关电源，其中的控制方法应用于谐振变换器，包括如下步骤：获取表征所述谐振变换器输出电压大小的第一电压信号；依据所述第一电压信号调节所述开关频率fs和所述移相角θ，进而调节所述谐振变换器的输出电压，实现所述谐振变换器的闭环反馈控制，其中所述开关频率fs始终大于所述LLC谐振腔的谐振频率fr。本发明专利技术的控制方法实可以减小一般移相控制下变压器原边侧的环流损耗，提升谐振变换器的整机效率，并且副边侧整流管采用升频移相控制调节输出电压，也提升了谐振变换器的增益调节能力，从而可以优化变压器的设计，在宽电压应用场合中提升谐振变换器的转换效率和功率密度。提升谐振变换器的转换效率和功率密度。提升谐振变换器的转换效率和功率密度。

【技术实现步骤摘要】
一种控制方法、装置、介质、处理器及开关电源


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种控制方法、装置、介质、处理器及开关电源。

技术介绍

[0002]在直流
‑
直流变换器
，根据应用需求及电气隔离需要，将直流
‑
直流变换器分为非隔离型直流变换器和隔离型直流变换器。而在电动汽车、数据中心、车载充电机等应用中，为了保护人身安全，均需求隔离型直流
‑
直流变换器。
[0003]LLC谐振变换器作为一种典型的通过变压器实现电气隔离的隔离型软开关高效直流
‑
直流变换器，在工业电子应用中颇具青睐。在任意负载工况，谐振变换器的原边侧开关管实现零电压开通(ZVS)，副边侧整流二极管实现零电流关断(ZCS)，具有结构简单，可磁集成、转换效率高、功率密度大等优点。
[0004]然而，在宽电压应用中，LLC谐振变换器的电压调节能力有限，难以满足高增益调节的宽输入或宽输出电压应用需求。此外，为了调节输出电压，谐振变换器原边侧开关管的开关频率会远离谐振频率，增加了环流损耗。
[0005]为了提升谐振变换器的电压调节能力，相关研究学者、专利技术人分别提出了不同的改进方法，其中Jong
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WooKim和Gun
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WooMoon等人于2013年在线发表了论文《ANewLLCSeriesResonantConverterwithaNarrowSwitchingFrequency VariationandReducedConductionLosses》，该论文为了实现保持时间内的宽输入电压调节，将LLC谐振变换器副边侧整流桥的后桥臂替换为有源开关管，形成半有源整流桥，其电路图如图1所示，包括：原边逆变开关电路I、LLC谐振腔Ⅱ、变压器Ⅲ、副边全桥整流电路Ⅳ和滤波输出电路
Ⅴ
；原边逆变开关电路I包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；副边全桥整流电路包括第一整流管D1、第二整流管D2、第三整流管S5和第四整流管S6，副边全桥整流电路中的整流管只有第三整流管S5和第四整流管S6为有源开关管。
[0006]图2为图1电路已公开的副边移相控制的开关管驱动波形和关键工作波形，原边逆变开关电路中各开关管和副边全桥整流电路中各有源开关管的开关频率均设置为fs、驱动脉冲均设置为占空比为50％(忽略死区时间)的方波，第一开关管S1和第四开关管S4的驱动脉冲为第一开关驱动脉冲，第二开关管S2和第三开关管S3的驱动脉冲为第二开关驱动脉冲，第一开关驱动脉冲和第二开关驱动脉冲互补；第四整流管S6的驱动脉冲为第一整流驱动脉冲，第三整流管S5的驱动脉冲为第二整流驱动脉冲，第一整流驱动脉冲和第二整流驱动脉冲互补；第一整流驱动脉冲相对于第一开关驱动脉冲的移相角为第一移相角，第二整流驱动脉冲相对于第二开关驱动脉冲的移相角为第二移相角，第一移相角和所述第二移相角大小均为θ。图2控制方法在控制上，副边侧的有源开关管采用移相控制调节输出电压，相位相对于原边侧开关管的驱动脉冲进行移相，然而，副边侧半有源整流桥的移相控制将产生较大的环流损耗，包括变压器原边侧的环流损耗和变压器副边侧的环流损耗，使得该控制适用于掉电保持时间的宽输入应用场合。
[0007]此外，西南交通大学的周国华、范先焱、许多等人在其发表的论文《具有宽范围输入和高效率的改进型LLC谐振变换器》中公开了一种具有Buck
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Boost工作模式的谐振变换器，该转换器拓宽了增益调节范围，且以恒定频率工作。然而，谐振变换器采用原边移相与副边移相相结合的混合移相控制方法，增加了控制系统的复杂性。同时，谐振变换器产生额外的原边环流损耗和副边环流损耗，该控制的应用场合有限。

技术实现思路

[0008]有鉴如此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种谐振变换器控制方法、装置、介质、处理器及开关电源，至少在一定程度上解决现有技术的不足。
[0009]作为本专利技术的第一个方面，所提供的控制方法技术方案如下：
[0010]一种控制方法，应用于谐振变换器，所述谐振变换器包括：原边逆变开关电路、LLC谐振腔、变压器、副边全桥整流电路和滤波输出电路；所述原边逆变开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述副边全桥整流电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管，所述副边全桥整流电路中的各整流管有两个或四个为有源开关管；所述原边逆变开关电路中各开关管和所述副边全桥整流电路中各有源开关管的开关频率均设置为fs、驱动脉冲均设置为占空比为50％的方波，所述第一开关管和所述第四开关管的驱动脉冲为第一开关驱动脉冲，所述第二开关管和所述第三开关管的驱动脉冲为第二开关驱动脉冲，所述第一开关驱动脉冲和所述第二开关驱动脉冲互补；所述第一整流管和/或所述第四整流管的驱动脉冲为第一整流驱动脉冲，所述第二整流管和/或所述第三整流管的驱动脉冲为第二整流驱动脉冲，所述第一整流驱动脉冲和所述第二整流驱动脉冲互补；所述第一整流驱动脉冲相对于所述第一开关驱动脉冲的移相角为第一移相角，所述第二整流驱动脉冲相对于所述第二开关驱动脉冲的移相角为第二移相角，所述第一移相角和所述第二移相角大小均为θ；所述控制方法包括如下步骤：
[0011]获取表征所述谐振变换器输出电压大小的第一电压信号；
[0012]依据所述第一电压信号调节所述开关频率fs和所述移相角θ，进而调节所述谐振变换器的输出电压，实现所述谐振变换器的闭环反馈控制，其中所述开关频率fs始终大于所述LLC谐振腔的谐振频率fr。
[0013]进一步地，所述开关频率fs的取值范围为(fr，2fr)；和/或所述移相角θ的取值范围为(0，180
°
)。
[0014]进一步地，调节所述开关频率f和所述移相角θ时，所述开关频率f和所述移相角θ满足如下关系式：
[0015][0016]其中，n为所述变压器的匝比，Vo为所述谐振变换器的输出电压，Vin为所述谐振变换器的输入电压，k为所述谐振变换器励磁电感与谐振电感的感量比值，fr为所述LLC谐振
腔的谐振频率，Q为特征阻抗。
[0017]作为本专利技术的第二个方面，所提供的控制装置的实施例如下：
[0018]一种控制装置，应用于谐振变换器，所述谐振变换器包括：原边逆变开关电路、LLC谐振腔、变压器、副边全桥整流电路和滤波输出电路；所述原边逆变开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述副边全桥整流电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管，所述副边全桥整流电路中的各整流管有两个或四个为有源开关管；所述原边逆变开关电路中各开关管和所述副边全桥整流电路中各有源开关管的开关频率均设置为fs、驱动脉冲均设置为占空比为50％的方波，所述第一开关管和所述第四开关管的驱动脉冲为第一开关驱动脉冲，所述第二开关管和所述第三开关管的驱动脉冲为第二开关驱动脉冲，所述第一开关驱动脉冲和所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制方法，应用于谐振变换器，所述谐振变换器包括：原边逆变开关电路、LLC谐振腔、变压器、副边全桥整流电路和滤波输出电路；所述原边逆变开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述副边全桥整流电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管，所述副边全桥整流电路中的各整流管有两个或四个为有源开关管；所述原边逆变开关电路中各开关管和所述副边全桥整流电路中各有源开关管的开关频率均设置为fs、驱动脉冲均设置为占空比为50％的方波，所述第一开关管和所述第四开关管的驱动脉冲为第一开关驱动脉冲，所述第二开关管和所述第三开关管的驱动脉冲为第二开关驱动脉冲，所述第一开关驱动脉冲和所述第二开关驱动脉冲互补；所述第一整流管和/或所述第四整流管的驱动脉冲为第一整流驱动脉冲，所述第二整流管和/或所述第三整流管的驱动脉冲为第二整流驱动脉冲，所述第一整流驱动脉冲和所述第二整流驱动脉冲互补；所述第一整流驱动脉冲相对于所述第一开关驱动脉冲的移相角为第一移相角，所述第二整流驱动脉冲相对于所述第二开关驱动脉冲的移相角为第二移相角，所述第一移相角和所述第二移相角大小均为θ；其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：获取表征所述谐振变换器输出电压大小的第一电压信号；依据所述第一电压信号调节所述开关频率fs和所述移相角θ，进而调节所述谐振变换器的输出电压，实现所述谐振变换器的闭环反馈控制，其中所述开关频率fs始终大于所述LLC谐振腔的谐振频率fr。2.根据权利要求1所述谐振变换器控制方法，其特征在于：所述开关频率fs的取值范围为(fr，2fr)；和/或所述移相角θ的取值范围为(0，180
°
)。3.根据权利要求1或2所述谐振变换器控制方法，其特征在于，调节所述开关频率f和所述移相角θ时，所述开关频率f和所述移相角θ满足如下关系式：其中，n为所述变压器的匝比，Vo为所述谐振变换器的输出电压，Vin为所述谐振变换器的输入电压，k为所述谐振变换器励磁电感与谐振电感的感量比值，fr为所述LLC谐振腔的谐振频率，Q为特征阻抗。4.一种控制装置，应用于谐振变换器，所述谐振变换器包括：原边逆变开关电路、LLC谐振腔、变压器、副边全桥整流电路和滤波输出电路；所述原边逆变开关电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；所述副边全桥整流电路包括第一整流管、第二整流管、第三整流管和第四整流管，所述副边全桥整流电路中的各整流管有两个或四个为有源开关管；所述原边逆变开关电路中各开关管和所述副边全桥整流电路中各有源开关管的开关频率均设置为fs、驱动脉冲均设置为占空比为50％的方波，所述第一开关管和所述第四开关管的驱动脉冲为第一开关驱动脉冲，所述第二开关管和所述第三开关管的驱动脉冲为第二开关驱动脉冲，所述第一开关驱动脉冲和所述第二开关驱动脉冲互补；所述第一整流管和/或所述第四整流管的驱动脉冲为第一整流驱动脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松林，李永昌，吴辉，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：