一種混合控制的llc諧振變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種混合控制的LLC諧振變換器，涉及功率變換技術(shù)領(lǐng)域，包括電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載和控制電路，所述電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載依次連接，控制電路包括電壓采樣信號、第一參考電壓、第二參考電壓、第一比較器、第二比較器、比較電路、振蕩器、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、邏輯門電路。本實(shí)用新型混合控制的LLC諧振變換器，LLC諧振變換器的控制電路采用PFM或PWM混合控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，PFM與PWM工作方式可以根據(jù)工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)諧振變換器的全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)；副邊整流采用同步整流控制，可以減小副邊整流管的導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高諧振變換器的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】
一種混合控制的LLC諧振變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及功率變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混合控制的LLC諧振變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展、高頻開關(guān)器件的誕生，開關(guān)電源向著高頻化、集成化和模塊化的方向發(fā)展。功率諧振變換器是以諧振電路為基本變換單元，利用電路發(fā)生諧振時(shí)，電流或電壓周期性地過零點(diǎn)，使得開關(guān)器件在零電壓或者零電流條件下開通或者關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，達(dá)到降低開關(guān)損耗的目的。
[0003]LLC諧振變換器在比較寬的頻率范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)一次側(cè)開關(guān)管的零電壓開通，且具有較好的掉電維持時(shí)間特性；由于二次側(cè)整流管零電流關(guān)斷，因此減小了整流管的關(guān)斷損耗；電路工作頻率高可減小電源的體積，是一種比較理想的諧振變換器拓?fù)?。LLC諧振變換器采用變頻控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)原邊側(cè)主開關(guān)管零電壓ZVS開通、副邊側(cè)整流管零電流ZCS關(guān)斷的軟開關(guān)技術(shù)、開關(guān)管與整流管的電壓應(yīng)力低、開關(guān)損耗低、整流管沒有反向恢復(fù)損耗、開關(guān)頻率可高頻化、允許輸入電壓范圍寬、效率高、功率密度大、方便使用磁集成技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著LLC諧振變換器研究的不斷深入，LLC諧振開關(guān)變換器采用變頻PFM控制，輕載、空載時(shí)諧振槽路內(nèi)電流大，損耗嚴(yán)重。
[0004]中國專利文獻(xiàn)公開了申請?zhí)枮?01310301554.0的LLC諧振變換器輕負(fù)載控制方法及裝置，該裝置由負(fù)載的電壓和電流條件進(jìn)行PFM或PWM工作模式的選擇，兩種工作模式只能在額定負(fù)載諧振頻率處切換，當(dāng)變換器進(jìn)入特殊工作模態(tài)(空載或短路狀態(tài)等)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)PFM和PffM兩種控制模式的自由切換。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種混合控制的LLC諧振變換器，LLC諧振變換器的控制電路采用PFM或PWM方式混合控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，PFM與HVM工作方式可以根據(jù)工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)諧振變換器的全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)，提高諧振變換器的效率，尤其是空載效率。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種混合控制的LLC諧振變換器，包括電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載和控制電路，所述電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載依次連接，所述控制電路包括電壓采樣信號、第一參考電壓、第二參考電壓、第一比較器、第二比較器、比較電路、振蕩器、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、邏輯門電路;所述電壓采樣信號分別與第一比較器反相輸入端、比較電路的輸入端相連，所述第一參考電壓與第一比較器同相輸入端相連，所述第二參考電壓與比較電路的輸入端相連;所述第一比較器的輸出端與第二比較器同相輸入端相連，所述比較電路的輸出與時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路輸入端相連;所述時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路的輸出端分別與振蕩器和邏輯門電路相連，所述振蕩器的輸出分別與第二比較器的反相輸入端和時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路輸入端相連，所述第二比較器的輸出端與邏輯門電路相連;所述邏輯門電路的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。
[0008]進(jìn)一步地，所述比較電路為最大值輸出比較電路。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一比較器的反相輸入端與第一比較器的輸出端之間增設(shè)有補(bǔ)償器。
[0010]進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償器為PI調(diào)節(jié)器。
[0011]進(jìn)一步地，所述開關(guān)管為兩個(gè)串聯(lián)連接的MOS管。
[0012]進(jìn)一步地，所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括諧振電容、串聯(lián)諧振電感和并聯(lián)諧振電感。
[0013]進(jìn)一步地，所述諧振電容、串聯(lián)諧振電感串聯(lián)連接后與并聯(lián)諧振電感相連，所述并聯(lián)諧振電感并聯(lián)在變壓器的原邊繞組上。
[0014]進(jìn)一步地，所述變壓器為副邊繞組帶有中心抽頭，所述變壓器原副邊繞組的匝比為η:1:1。
[0015]進(jìn)一步地，所述整流電路為同步整流電路。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果:一種混合控制的LLC諧振變換器，LLC諧振變換器的控制電路采用PFM或PffM方式混合控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，PFM與PffM工作方式可以根據(jù)工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)諧振變換器的全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)，提高諧振變換器的效率，尤其是空載效率;副邊整流采用同步整流控制，可以減小副邊整流管的導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高諧振變換器的轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型諧振變換器原理圖；
[0018]相關(guān)元件符號說明:
[0019]1、電源;2、開關(guān)管;3、諧振網(wǎng)絡(luò);4、變壓器;5、整流電路;6、負(fù)載;7、控制電路;70、電壓采樣信號；71、第一參考電壓；72、第一比較器;73、ΡΙ調(diào)節(jié)器;74、第二比較器;75、比較電路;76、第二參考電壓;77、振蕩器;78、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路;79、邏輯門電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0021 ]具體實(shí)施時(shí)，結(jié)合圖1，一種混合控制的LLC諧振變換器，包括電源1、開關(guān)管2、諧振網(wǎng)絡(luò)3、變壓器4、整流電路5、負(fù)載6和控制電路7。電源1、開關(guān)管2、諧振網(wǎng)絡(luò)3、變壓器4、整流電路5、負(fù)載6依次連接。電源I為直流電源Vin，電源為LLC諧振變換器提供輸入能量;開關(guān)管2為兩個(gè)上下串聯(lián)的MOS管Ql和Q2，M0S管Ql和Q2交替導(dǎo)通半個(gè)周期，開關(guān)管為LLC諧振變換器提供導(dǎo)通通路;諧振網(wǎng)絡(luò)3包括諧振電容Cr、串聯(lián)諧振電感Lr和并聯(lián)諧振電感Lm，諧振電容Cr與MOS管Ql和Q2的中點(diǎn)N相連，諧振電容Cr與串聯(lián)諧振電感Lr串聯(lián)連接后與并聯(lián)諧振電感Lm相連，并聯(lián)諧振電感Lm與變壓器的原邊繞組相并聯(lián);變壓器副邊繞組帶有中心抽頭，變壓器原副邊繞組的匝比為η:1:1;整流電路采用全波整流電路，為了減小整流管的導(dǎo)通損耗，整流電路為同步全波整流電路，整流管為MOS管SRl和SR2，M0S管SRl和SR2交替導(dǎo)通；負(fù)載為電容Co和電阻Ro并聯(lián)，輸出電壓為Vo。
[0022] 控制電路7包括電壓采樣信號70、第一參考電壓Vrefl71、第二參考電壓Vref276、第一比較器72、第二比較器74、比較電路75、振蕩器77、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路78、邏輯門電路79。電壓米樣信號70用來米集輸出電壓為Vo，電壓米樣信號分別與第一比較器72反相輸入端、比較電路75的輸入端相連;第一參考電壓Vrefl71與第一比較器72同相輸入端相連;第二參考電壓Vref 276與比較電路75的輸入端相連;第一比較器72的輸出端與第二比較器74同相輸入端相連；比較電路75的輸出端與時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路78輸入端相連，時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路78的輸出端分別與振蕩器77和邏輯門電路79相連，振蕩器77的輸出分別與第二比較器74的反相輸入端和時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路78輸入端相連;第二比較器74的輸出端與邏輯門電路79相連;邏輯門電路79的輸出驅(qū)動(dòng)MOS管Ql和Q2。
[0023]比較電路的輸入為電壓采樣信號kVo和第二參考電壓Vref2，最高電壓kV0要比Vref 2大，比較電路為最大值輸出比較電路。第一比較器的反相輸入端與第一比較器的輸出端之間增設(shè)有補(bǔ)償器，補(bǔ)償器可以為PI調(diào)節(jié)器。
[0024]電壓采樣信號對應(yīng)于變換器負(fù)載的變化。以電壓采樣信號從高到低變化，對應(yīng)著變換器負(fù)載由重載到輕載、空載變化，變換器可以實(shí)現(xiàn)PFM工作方式向PffM工作方式轉(zhuǎn)換。當(dāng)kVo大于Vref 2時(shí)，比較電路的輸出SkV0，經(jīng)過時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路和振蕩器，邏輯門電路輸出頻率變化的驅(qū)動(dòng)脈沖，變換器工作在PFM工作模式;隨著輸出電壓Vo的減小，電壓采樣信號1^0減小，當(dāng)1^0等于￥代€2時(shí)，比較電路的輸出為1^0即￥^€2，變換器工作在??]\1與13麗工作模式的臨界點(diǎn)；當(dāng)輸出電壓Vo繼續(xù)減小，kVo小于Vref 2時(shí)，由于Vref 2為恒定值，比較電路的輸出為Vref2，經(jīng)過時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路和振蕩器，邏輯門電路輸出周期恒定，占空比變化的驅(qū)動(dòng)脈沖，變換器工作在PWM工作模式。電壓采樣信號kVo變化與Vref 2比較，決定變換器以PFM工作模式或PffM工作模式工作，使變換器可以在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，提高變換器的轉(zhuǎn)換效率。
[0025]—種混合控制的LLC諧振變換器，LLC諧振變換器的控制電路采用PFM或PffM方式混合控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，PFM與PWM工作方式可以根據(jù)工作狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)諧振變換器的全負(fù)載范圍內(nèi)的軟開關(guān)，提高諧振變換器的效率，尤其是空載效率;副邊整流采用同步整流控制，可以減小副邊整流管的導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高諧振變換器的轉(zhuǎn)換效率。
[0026]上面所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種混合控制的LLC諧振變換器，包括電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載和控制電路，所述電源、開關(guān)管、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、整流電路、負(fù)載依次連接，其特征在于:所述控制電路包括電壓采樣信號、第一參考電壓、第二參考電壓、第一比較器、第二比較器、比較電路、振蕩器、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、邏輯門電路;所述電壓采樣信號分別與第一比較器反相輸入端、比較電路的輸入端相連，所述第一參考電壓與第一比較器同相輸入端相連，所述第二參考電壓與比較電路的輸入端相連;所述第一比較器的輸出端與第二比較器同相輸入端相連，所述比較電路的輸出與時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路輸入端相連;所述時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路的輸出端分別與振蕩器和邏輯門電路相連，所述振蕩器的輸出分別與第二比較器的反相輸入端和時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路輸入端相連，所述第二比較器的輸出端與邏輯門電路相連;所述邏輯門電路的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。2.按照權(quán)利要求1所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述比較電路為最大值輸出比較電路。3.按照權(quán)利要求1所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述第一比較器的反相輸入端與第一比較器的輸出端之間增設(shè)有補(bǔ)償器。4.按照權(quán)利要求3所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述補(bǔ)償器為PI調(diào)節(jié)器。5.按照權(quán)利要求1所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述開關(guān)管為上下兩個(gè)串聯(lián)連接的MOS管。6.按照權(quán)利要求1所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述諧振網(wǎng)絡(luò)包括諧振電容、串聯(lián)諧振電感和并聯(lián)諧振電感，所述諧振電容、串聯(lián)諧振電感串聯(lián)連接后與并聯(lián)諧振電感相連，所述并聯(lián)諧振電感并聯(lián)在變壓器的原邊繞組上。7.按照權(quán)利要求6所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述變壓器為副邊繞組帶有中心抽頭，所述變壓器原副邊繞組的匝比為η: 1:1。8.按照權(quán)利要求1所述的一種混合控制的LLC諧振變換器，其特征在于:所述整流電路為同步整流電路。
【文檔編號】H02M3/338GK205544948SQ201520940103
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年11月23日
【發(fā)明人】劉傳洋
【申請人】池州學(xué)院