一种原边反馈半桥制造技术

本发明专利技术公开了一种原边反馈半桥

【技术实现步骤摘要】
一种原边反馈半桥LLC谐振变换器输出电流预测系统


[0001]本专利技术涉及隔离型变换器
，尤其涉及一种原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统
。

技术介绍

[0002]随着技术发展，开关电源广泛应用于中小功率场合，隔离型开关电源通过变压器能实现输入与输出的电气隔离，具有安全隔离及可靠性高的特点
。LLC
谐振变换器在提高开关工作频率
、
减小无源器件体积
、
提高功率输出密度方面相比于普通串联谐振变换器有无可比拟的优势
。
基于原边反馈技术的半桥
LLC
谐振变换器相比于传统基于副边反馈技术的半桥
LLC
谐振变换器其电路结构更为简单，并且无需使用光耦等非线性器件，其可靠性
、
寿命及集成度等均可以进一步得到提升
。
[0003]在传统的
PSR
输出电流预测方法，所研究的电源电流波形多为线性，而
LLC
谐振变换器因其电流存在显著非线性，使得传统基于线性电流的
PSR
输出电流预测方法在
LLC
谐振变换器中无法直接应用，所以研究适用于存在非线性电流的
LLC
谐振变换器的
PSR
输出电流预测方法对提高电路可靠性
、
降低电路实现成本具有重要意义
。
目前现有的采样电阻降低了变换器系统的效率，在采样模块中可能需要高速的<br/>ADC
来采样变化的电流，给系统带来了较高的成本
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，简化电路控制，通过输入侧电容电压实现输出侧电流预测，具有降低系统损耗
、
简化电路实现难度等优点
。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，包括主拓扑电路和闭环控制系统，主拓扑电路采用原边反馈和
LLC
谐振变换器结构，所述闭环控制系统包括谐振电容电压采样模块
、
输出电流预测模块
、
环路控制模块，谐振电容电压采样模块用于采集谐振电容
Cr
上电压值
Vcr
并输出至输出电流预测模块，输出电流预测模块根据电压值和开关管控制信号得到负载平均电流并输出至环路控制模块，环路控制模块输出为开关管
M1的控制信号
duty1和开关管
M2的控制信号
duty2，闭环控制系统与受控的开关电源连接起来构成一个闭环
。
[0007]进一步地，所提出的谐振电容电压采样模块采用分压采样方法，使用分压电路将输入电压降低至符合要求的模拟电压信号，通过模拟电路进行信号计算处理或者通过
ADC
模块将模拟信号转换成数字信号后进行计算处理
。
[0008]进一步地，所述谐振电容电压采样模块的输出信号
Vcr_s
正比于输入信号
Vcr
，即
Vcr_s
＝
k*Vcr
，其中，
k
为比例系数
。
[0009]进一步地，所述分压电路通过两个分压电阻
R1、R2将电容
Cr
的电压
Vcr
转换成等比
例的较小电压，则比例系数
k
为：
[0010][0011]其中，
N
为
ADC
模块采样位数，
V
ref
为
ADC
模块输入参考电压值
。
[0012]进一步地，所述输出电流预测模块基于输入信号计算谐振电流
i
Lr
、
励磁电流
i
m
，进而得到输出二极管电流
i
d
和输出负载平均电流
i
o
。
[0013]进一步地，谐振电流的计算包括：
[0014]定义单个开关周期中五个时刻
t1、t2、t3、t4、t5，其中
t1为当前周期的起始时刻，其为
duty1的上升沿时刻，
t2为当前周期
Vcr_s
最低值时刻，
t3为当前周期中
duty1下降沿时刻，
t4为当前周期
Vcr_s
最高值时刻，
t5为下个周期的
duty1上升沿时刻，基于
t1、t2、t3、t4、t5五个时刻，分别保存
Vcr_s
上电压值并记录为
Vcr_s(t1)、Vcr_s(t2)、Vcr_s(t3)、Vcr_s(t4)、Vcr_s(t5)
数值；
[0015]基于电压
Vcr
确定谐振电流为：
[0016][0017]进一步地，所述励磁电流为：
[0018][0019]i
Lr
在
t1、t3和
t5时刻和
i
m
数值相等
。
[0020]进一步地，所述负载平均电流
i
o
为：
[0021][0022]其中
T
为周期，二极管电流
i
d
为
i
d
(t)
＝
n
ps
*(|i
Lr
(t)
‑
i
m
(t)|)
，
n
ps
为原边绕组与副边绕组匝数之比
。
[0023]进一步地，所述环路控制模块包括开关控制模块和环路控制算法模块，环路控制算法模块控制输出电流
Io
等于所需实现的目标参考电流
I
REF
，通过开关控制模块实现环路控制算法模块，并得到输出开关管的驱动信号，基于驱动信号使得
duty
置“1”，导通开关管；
duty
置“0”，关断开关管
。
[0024]进一步地，所述环路控制算法采用
PID
控制算法
。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：
[0026](1)
本专利技术采用原边反馈控制系统，通过输入侧电容电压实现输出侧电流预测，具体通过电压采样模块，使用电阻分压
、
电容分压等方法测得谐振电容
Cr
上电压值
Vcr
输入至闭环控制系统，无需增加电路复杂度；并可以在无需采样电阻的条件下，仍可预测得到较高精度的输出电流，其具有成本低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，包括主拓扑电路和闭环控制系统，主拓扑电路采用原边反馈和
LLC
谐振变换器结构，其特征在于：所述闭环控制系统包括谐振电容电压采样模块
、
输出电流预测模块
、
环路控制模块，谐振电容电压采样模块用于采集谐振电容
Cr
上电压值
Vcr
并输出至输出电流预测模块，输出电流预测模块根据电压值和开关管控制信号得到负载平均电流并输出至环路控制模块，环路控制模块输出为开关管
M1的控制信号
duty1和开关管
M2的控制信号
duty2，闭环控制系统与受控的开关电源连接起来构成一个闭环
。2.
根据权利要求1所述的原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，其特征在于，所提出的谐振电容电压采样模块采用分压采样方法，使用分压电路将输入电压降低至符合要求的模拟电压信号，通过模拟电路进行信号计算处理或者通过
ADC
模块将模拟信号转换成数字信号后进行计算处理
。3.
根据权利要求2所述的原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，其特征在于，所述谐振电容电压采样模块的输出信号
Vcr_s
正比于输入信号
Vcr
，即
Vcr_s
＝
k*Vcr
，其中，
k
为比例系数
。4.
根据权利要求2所述的原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，其特征在于，所述分压电路通过两个分压电阻
R1、R2将电容
Cr
的电压
Vcr
转换成等比例的较小电压，则比例系数
k
为：其中，
N
为
ADC
模块采样位数，
V
ref
为
ADC
模块输入参考电压值
。5.
根据权利要求1所述的原边反馈半桥
LLC
谐振变换器输出电流预测系统，其特征在于，所述输出电流预测模块基于输入信号计算谐振电流
i
Lr
、
励磁电流
i
m
，进而得到输出二极管电流
i
d
和输出负载平均电流
i
o
。6.
根据权利要求5所述的原边反馈半桥
LLC<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大鹰，操龙玲，王冲，顾文华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：