一种DC-DC变换装置及其控制方法和开关电源制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种DC

【技术实现步骤摘要】
一种DC
‑
DC变换装置及其控制方法和开关电源


[0001]本专利技术属于开关电源
，具体涉及一种DC
‑
DC变换装置、开关电源及其DC
‑
DC变换装置的控制方法，尤其涉及一种高效率DC
‑
DC电路、具有该效率DC
‑
DC电路的开关电源、以及该开关电源中高效率DC
‑
DC电路的控制方法。

技术介绍

[0002]在低压大电流输出的应用场合中，LLC(即含有电感、电容和电阻元件的单口网络)谐振变换器因具有软开关特性而得到广泛应用。通过合理的设计，LLC谐振变换器的变压器原边开关管能够实现ZVS(即零电压开关)开通，副边整流二极管能够实现ZCS(即零电流开关)关断，能够有效降低损耗，提升效率；在此基础上，变压器的副边整流器的损耗及前级BOOST电路中的二极管损耗成为了DC
‑
DC变换器的主要损耗，极大地限制了DC
‑
DC变换器效率的提升。
[0003]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种DC
‑
DC变换装置、开关电源及其DC
‑
DC变换装置的控制方法，以解决LLC谐振变换器的变压器的副边整流器的损耗、以及前级BOOST电路中的二极管损耗成为了DC
‑
DC变换器的主要损耗，极大地限制了DC
‑r/>DC变换器效率的提升的问题，达到通过采用同步整流MOS管替换二极管，并采用同步整流控制，能够降低DC
‑
DC变换器的损耗，提高DC
‑
DC变换器的效率的效果。
[0005]本专利技术提供一种DC
‑
DC变换装置，包括：前端电路和后端电路；所述前端电路，包括：BOOST电路；所述后端电路，包括：半桥谐振LLC电路；其中，所述半桥谐振LLC电路中的整流元件，采用第一同步整流开关管和第二同步整流开关管；在所述第一同步整流开关管上，反并联有第一二极管；在所述第二同步整流开关管上，反并联有第二二极管；所述BOOST电路中的整流元件，采用第三同步整流开关管；在所述第三同步整流开关管上，反并联有第三二极管；在所述DC
‑
DC变换装置上电后，在每个整流周期中，在所述半桥谐振LLC电路中，控制所述第一同步整流开关管、所述第一二极管、所述第二同步整流开关管、以及所述第二二极管进行同步整流；在所述BOOST电路中，控制所述第三同步整流开关管、以及所述第三二极管进行同步整流。
[0006]在一些实施方式中，其中，所述第一同步整流开关管、所述第二同步整流开关管和所述第三同步整流开关管，均采用同步整流MOS管。
[0007]在一些实施方式中，所述半桥谐振LLC电路，还包括：第一MOS管、第二MOS管、谐振电感、变压器、第一电容、第二电容和第三电容；其中，所述BOOST电路的第一输出端，连接至所述第一MOS管的漏极；所述第一MOS管的漏极，经所述第一电容和所述第二电容后接第一地；所述第一MOS管的源极，一方面经所述谐振电感后连接至所述变压器的原边绕组的异名
端，另一方面连接至所述第二MOS管的漏极；所述第二MOS管的源极接第一地；所述变压器的原边绕组的同名端，连接至所述第一电容和所述第二电容的公共端；所述变压器的副边绕组，包括：第一绕组和第二绕组；所述第一绕组的异名端，连接至所述第一同步整流MOS管的漏极；所述第一同步整流MOS管的源极，连接至所述第二同步整流MOS管的源极，且接第二地；所述第一绕组的同名端和所述第二绕组的异名端相连；所述第一绕组的同名端，经所述第三电容后接第二地；所述第二绕组的同名端，连接至所述第二同步整流MOS管的漏极。
[0008]在一些实施方式中，所述BOOST电路，还包括：第三MOS管和第四电容；其中，直流电源的正极连接至所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极经所述第四电容后接第一地，所述第三MOS管的源极连接至所述直流电源的负极；所述第三MOS管的源极，还连接至所述第三同步整流MOS管的漏极；所述第三同步整流MOS管的源极接第一地；所述第三MOS管的漏极连接至所述BOOST电路的第一输出端，所述第三同步整流MOS管的源极连接至所述BOOST电路的第二输出端。
[0009]在一些实施方式中，所述BOOST电路，还包括：第一电感；其中，所述直流电源的正极，是经所述第一电感之后，连接至所述第三MOS管的漏极的。
[0010]与上述装置相匹配，本专利技术再一方面提供一种开关电源，包括：以上所述的DC
‑
DC变换装置。
[0011]与上述开关电源相匹配，本专利技术再一方面提供一种DC
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DC变换装置的控制方法，包括：检测所述第一二极管、所述第二二极管、以及所述第三二极管中每个二极管的通断状态；其中，每个二极管的通断状态，为每个二极管的开通状态或每个二极管的关断状态；在所述DC
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DC变换装置上电后，在每个整流周期中，根据所述第一二极管、所述第二二极管、以及所述第三二极管中每个二极管的通断状态，在所述半桥谐振LLC电路中，控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管进行同步整流；在所述BOOST电路中，控制所述第三同步整流开关管进行同步整流。
[0012]在一些实施方式中，在所述DC
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DC变换装置上电后，在每个整流周期中，根据所述第一二极管、所述第二二极管、以及所述第三二极管中每个二极管的通断状态，在所述半桥谐振LLC电路中，控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管进行同步整流；在所述BOOST电路中，控制所述第三同步整流开关管进行同步整流，包括：在所述DC
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DC变换装置上电后，在每个整流周期中，确定所述半桥谐振LLC电路的同步整流功能是否已使能；若确定所述半桥谐振LLC电路的同步整流功能已使能，则根据所述第一二极管和所述第二二极管中每个二极管的通断状态，控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管进行同步整流；若确定所述半桥谐振LLC电路的同步整流功能未使能，则使所述半桥谐振LLC电路的同步整流功能使能，控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管均关断，之后，基于所述BOOST电路的同步整流功能的使能情况，根据所述第三二极管的通断状态，控制所述第三同步整流开关管进行同步整流。
[0013]在一些实施方式中，根据所述第一二极管和所述第二二极管中每个二极管的通断状态，控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管进行同步整流，包括：根据所述第一二极管和所述第二二极管中每个二极管的通断状态，确定所述第一二极管和所述第二二极管是否均开通或均关断；若确定所述第一二极管和所述第二二极管均开通或均关断，则控制所述第一同步整流开关管和所述第二同步整流开关管均关断，之后，基于所述
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DC
‑
DC变换装置，其特征在于，包括：前端电路和后端电路；所述前端电路，包括：BOOST电路；所述后端电路，包括：半桥谐振LLC电路；其中，所述半桥谐振LLC电路中的整流元件，采用第一同步整流开关管和第二同步整流开关管；在所述第一同步整流开关管上，反并联有第一二极管；在所述第二同步整流开关管上，反并联有第二二极管；所述BOOST电路中的整流元件，采用第三同步整流开关管；在所述第三同步整流开关管上，反并联有第三二极管；在所述DC
‑
DC变换装置上电后，在每个整流周期中，在所述半桥谐振LLC电路中，控制所述第一同步整流开关管、所述第一二极管、所述第二同步整流开关管、以及所述第二二极管进行同步整流；在所述BOOST电路中，控制所述第三同步整流开关管、以及所述第三二极管进行同步整流。2.根据权利要求1所述的DC
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DC变换装置，其特征在于，其中，所述第一同步整流开关管、所述第二同步整流开关管和所述第三同步整流开关管，均采用同步整流MOS管。3.根据权利要求2所述的DC
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DC变换装置，其特征在于，所述半桥谐振LLC电路，还包括：第一MOS管、第二MOS管、谐振电感、变压器、第一电容、第二电容和第三电容；其中，所述BOOST电路的第一输出端，连接至所述第一MOS管的漏极；所述第一MOS管的漏极，经所述第一电容和所述第二电容后接第一地；所述第一MOS管的源极，一方面经所述谐振电感后连接至所述变压器的原边绕组的异名端，另一方面连接至所述第二MOS管的漏极；所述第二MOS管的源极接第一地；所述变压器的原边绕组的同名端，连接至所述第一电容和所述第二电容的公共端；所述变压器的副边绕组，包括：第一绕组和第二绕组；所述第一绕组的异名端，连接至所述第一同步整流MOS管的漏极；所述第一同步整流MOS管的源极，连接至所述第二同步整流MOS管的源极，且接第二地；所述第一绕组的同名端和所述第二绕组的异名端相连；所述第一绕组的同名端，经所述第三电容后接第二地；所述第二绕组的同名端，连接至所述第二同步整流MOS管的漏极。4.根据权利要求2或3所述的DC
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DC变换装置，其特征在于，所述BOOST电路，还包括：第三MOS管和第四电容；其中，直流电源的正极连接至所述第三MOS管的漏极，所述第三MOS管的漏极经所述第四电容后接第一地，所述第三MOS管的源极连接至所述直流电源的负极；所述第三MOS管的源极，还连接至所述第三同步整流MOS管的漏极；所述第三同步整流MOS管的源极接第一地；所述第三MOS管的漏极连接至所述BOOST电路的第一输出端，所述第三同步整流MOS管的源极连接至所述BOOST电路的第二输出端。5.根据权利要求4所述的DC
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DC变换装置，其特征在于，所述BOOST电路，还包括：第一电感；其中，所述直流电源的正极，是经所述第一电感之后，连接至所述第三MOS管的漏极的。6.一种开关电源，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任一项所述的DC
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DC变换装置。7.一种如权利要求1至5中任一项所述的DC
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DC变换装置的控制方法，其特征在于，包括：检测所述第一二极管、所述第二二极管、以及所述第三二极管中每个二极管的通断状态；其中，每个二极管的通断状态，为每个二极管的开通状态或每个二极管的关断状态；
在所述DC

【专利技术属性】
技术研发人员：宇文超敏，宋泽琳，李俊彦，翟志伟，宋蒙恩，魏兵戌，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：