CN102047549A

CN102047549A - 扫描频率llc谐振功率调节器

Info

Publication number: CN102047549A
Application number: CN2009801199698A
Authority: CN
Inventors: T·黄
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2009-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2029-01-07
Also published as: CN102047549B; US20110305044A1; WO2010078694A1; US8717782B2

Abstract

本发明的一个实施例包括LLC谐振功率调节器系统。所述系统包括变压器，所述变压器包括初级电感、次级电感和输入谐振回路，所述输入谐振回路包括串联连接的输入谐振电容、输入漏电感和初级电感。所述系统还包括包含多个开关的输入级，响应于相应的多个开关信号扫描频率控制所述多个开关，以将输入谐振电流提供到输入谐振回路。相应的多个开关信号中的每一个可以具有固定的占空比和扫描频率。所述系统还包括输出谐振回路，所述输出谐振回路包括串联连接的输出谐振电容、输出漏电感和所述次级电感。输出谐振回路可以被配置成在输出端产生振荡输出谐振电流。

Description

扫描频率LLC谐振功率调节器

技术领域

本发明涉及电子电路，并且更具体地涉及扫描频率LLC谐振功率调节器。

背景技术

日益需要功率转换和调节电路以增加的效率和减小的功耗来工作，以适应电子装置的尺寸持续减小。开关调节器已经被实现为高效的机构，用于在电源中提供稳定的输出。一种此类调节器被称为开关调节器或者开关电源，其通过控制耦合于负载的一个或多个开关的占空比来控制流入负载的功率。目前存在多种不同类别的开关调节器。

作为进一步的示例，谐振功率调节器可以被配置成带有谐振回路，该谐振回路基于电容与电感(例如变压器的初级电感)之间的功率存储相互作用传导振荡的谐振电流。振荡的谐振电流可以基于开关的动作而产生，并可以因此在变压器的次级电感上感应电流。因此，可以基于输出电流产生输出电压。谐振功率调节器可以被实现为达到很低的开关损耗，并且因此可以在相当高的开关频率上工作。

发明内容

本发明的一个实施例包括LLC谐振功率调节器系统。所述系统包括变压器，所述变压器包括初级电感、次级电感以及输入谐振回路，所述输入谐振回路包括串联连接的输入谐振电容、输入漏电感和初级电感。所述系统还包括包含多个开关的输入级，响应于相应的多个开关信号扫描频率控制所述多个开关，以向输入谐振回路提供输入谐振电流。相应的多个开关信号中的每一个具有固定的占空比和扫描频率。所述系统还包括输出谐振回路，该输出谐振回路包括串联连接的输出谐振电容、输出漏电感和次级电感。输出谐振回路可以被配置成在输出端产生振荡输出谐振电流。

本发明另一实施例包括一种经由LLC谐振功率调节器提供AC功率的方法。所述方法包括产生具有基本固定的50％占空比和扫描频率的多个开关信号。所述方法还包括响应于相应的多个开关信号控制多个开关以向输入谐振回路提供输入谐振电流，所述输入谐振回路包括输入谐振电容、输入漏电感和变压器初级电感。所述方法还包括响应于输入谐振电流，感应流过变压器的次级电感的输出谐振电流，所述输出谐振电流振荡流过包括变压器次级电感的输出谐振回路。所述方法还包括传导输出谐振电流作为流过负载的AC电流。负载与输出谐振回路串联耦合。

本发明另一实施例包括LLC谐振功率调节器系统。所述系统包括：用于产生多个开关信号的装置，所述开关信号具有基本固定的占空比和具有预定范围的扫描频率；以及响应于多个开关信号，用于将控制节点交替地耦合在输入电压和参考电压轨道之间的装置。所述系统还包括响应于控制节点电压变化，用于谐振输入谐振电流的装置。用于谐振的装置具有由用于谐振的装置的电路元件特性所定义的第一谐振频率和第二谐振频率。所述系统还包括用于感测输出谐振电流幅度的装置以及基于输出谐振电流相对于预定参考幅度的幅度，用于将多个开关信号的频率调节至扫描频率的预定范围内的装置。

附图说明

图1图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统的示例。

图2图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统的另一示例。

图3图示说明了根据本发明一方面的输出电压和相位差作为开关频率的函数的图示。

图4图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统的又一示例。

图5图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统的输出级的示例。

图6图示说明了根据本发明的一方面的、一种用于经由LLC谐振功率调节器提供AC功率的方法的示例。

具体实施方式

本发明涉及电子电路，并具体地涉及固定占空比LLC谐振功率调节器。LLC谐振功率调节器可以包括具有初级电感和次级电感的变压器。包括初级电感的输入谐振回路根据其电路元件可以具有第一谐振频率和第二谐振频率。因此，在输入谐振回路中产生谐振电流，其在次级电感中感生出到输出级的输出电流。输出级还可以包括至少部分地由变压器的次级电感形成的输出谐振回路。因此输出谐振电流可以振荡经过串联耦合于输出谐振回路的负载。

输入谐振功率调节器还可以包括具有半桥布置的开关的输入级，例如晶体管(例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))。所述半桥布置可以包括耦合为基于一组开关信号驱动输入谐振回路的节点。开关信号可以以扫描频率提供并且具有固定的占空比。如此处所述，扫频频率是可以在第一频率和更高的第二频率间变化的频率，使得所述频率可以在第一和第二频率间振荡或者在第一和第二频率间被调节。开关信号可以具有约50％的占空比，并且可以相对彼此移相约180°。因此，可以基于将输入谐振回路交替地耦合于高电压轨道和低电压轨道来开启或关闭开关以产生输入谐振电流。

可以将开关信号的扫描频率范围选择为大于第一谐振频率和第二谐振频率中的至少一个，使得MOSFET以零电压切换(ZVS)方式被开启。因此，输入级中开关的操作可以比在典型的谐振功率调节器中更有效率。此外，基于具有大约50％占空比和相对彼此移相约180°的开关信号，LLC谐振功率调节器系统可以以相当减小的总谐波失真(THD)而工作。而且，输出谐振电流的幅度可以被监视并与参考幅度相比较。因此，可以基于该比较将开关信号的频率调节至扫描频率范围内。

图1图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统10的示例。LLC谐振功率调节器系统10被配置为基于输入电压V_IN产生振荡经过负载(示为R_L)的AC输出谐振电流I_OUT。虽然负载被示为阻性负载，但是应理解，依据系统的应用要求，负载还可以包括其它类型的阻抗。LLC谐振功率调节器系统10可以被实现在多种应用中，例如多种便携电子装置中的任何一种中。例如，LLC谐振功率调节器系统10可以用作向一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)提供功率的逆变器，例如用于计算机监视器。

LLC谐振功率调节器系统10包括被配置成产生多个开关信号的开关控制级12。在图1示例中，开关信号被示为一对开关信号SW₁和SW₂。LLC谐振功率调节器系统10还包括互连在高电压轨道(示为输入电压V_IN)和低电压轨道(示为地)之间的输入级14。输入级14包括由开关信号SW₁和SW₂控制的多个开关16。作为示例，开关16可以被配置成耦合于电压轨道之间的半桥布置。例如，开关16可以包括通过控制节点互连于轨道之间的一对开关。所述控制节点可以是输入级14的输出节点，其根据开关16的开启和关闭向输入谐振回路18提供电流。

输入谐振回路18被配置成响应于开关16的操作传导输入谐振电流I_RES。在图1示例中，输入谐振回路18包括变压器22的初级电感20，使得输入谐振电流I_RES能够流经变压器22的初级电感20以及例如串联在一起的漏电感和谐振电容。因此，输入谐振回路18可以具有由与漏电感和谐振电容相关联的特性所定义的第一谐振频率，并且具有由与漏电感、初级电感和谐振电容相关联的特性所定义的第二谐振频率。第一谐振频率可以高于第二谐振频率。

作为示例，输入谐振回路18可以被互连于输入级14中的互连控制节点和地之间。开关信号SW₁和SW₂可以具有固定的占空比。作为示例，固定的占空比可以约为50％。此外，开关信号SW₁和SW₂可以相对彼此移相约180°，使得它们可以互斥地为有效(即逻辑高)和无效(即逻辑低)。因此，开关信号SW₁和SW₂可以操作开关16以将输入谐振回路18交替地耦合到输入电压V_IN和地。因此，输入谐振电流I_RES可以基于开关16的开启/关闭序列以第一谐振频率和第二谐振频率谐振经过输入谐振回路18。此外，可以通过提供具有扫描频率的开关信号SW₁和SW₂来操作开关16，使得开关16在扫描频率范围内被开启和关闭。作为示例，扫描频率范围可以被设定为大于输入谐振回路18的第一谐振频率和第二谐振频率中的一个或两者。以此方式，可以以零电压切换(ZVS)方式开启开关16，以便LLC谐振功率调节器系统10更高效的工作。

LLC谐振功率调节器系统10还包括输出谐振回路24。在图1示例中，输出谐振回路24可以包括变压器22的次级电感26。响应于经过变压器22的初级电感的输入谐振电流I_RES的振荡，变压器22的次级电感26产生输出谐振电流I_OUT(例如基于通过变压器22的磁芯的磁通量)。输出谐振回路24被配置成响应于输入谐振电流I_RES传导输出谐振电流I_OUT，使得输出谐振电流I_OUT可以流经变压器22的次级电感26以及例如与负载R_L串联在一起的漏电感和谐振电容。因此，输出谐振电流I_OUT被提供为振荡经过负载R_L的AC电流。

LLC谐振功率调节器系统10还包括被配置成监测输出谐振电流I_OUT的幅度的反馈控制器28。例如，反馈控制器28监测从串联耦合于负载R_L的传感器30产生的电压V_SENSE。作为示例，传感器30可以被实现为感测电阻器或者其它电流感测装置(例如霍尔效应传感器)，其提供指示(例如正比于)输出谐振电流I_OUT的幅度的传感器信号V_SENSE。反馈控制器28可以被配置成将电压V_SENSE与预定的参考电压V_REF相比较并提供反馈信号FDBCK至开关控制级12。例如，反馈控制器可以被实现为误差放大器，其提供对应于电压V_SENSE和预定的参考电压V_REF之间的幅度的差的反馈信号FDBCK。因此，开关控制级12可以响应于反馈信号FDBCK调节开关信号SW₁和SW₂的频率。例如，开关控制级12可以基于输出谐振电流I_OUT的振荡幅度沿着扫描频率范围扫描开关信号SW₁和SW₂的频率。

基于对开关信号SW₁和SW₂的频率的调节，LLC谐振功率调节器系统10可以以改进的效率工作。如上所述，由于开关信号SW₁和SW₂的扫描频率范围以及因此开关16的操作大于第一谐振频率和第二谐振频率中的一个或两者，所以开关16可以以ZVS方式工作。因此，开关16可被软切换(soft-switched)，导致比典型的LLC功率调节器更高的功率效率操作并且具有相当少的电磁干扰(EMI)。此外，将开关信号SW₁和SW₂的频率调节至扫描频率的窄的范围内可以导致开关信号SW₁和SW₂的50％的固定的占空比，用于开关16的互斥的开启和关闭。因此，相对于许多现有的LLC功率调节器，开关16响应于开关信号SW₁和SW₂的操作可以导致总谐波失真(THD)大幅减小。

图2图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统50的另一示例。与上述在图1示例中所描述的类似，LLC谐振功率调节器系统50被配置为基于输入电压V_IN产生振荡经过负载R_L的输出谐振(AC)电流I_OUT。作为示例，在LLC谐振功率调节器系统50的典型工作期间，输入电压V_IN可以约为350到450VDC以得到跨过负载R_L的输出电压V_OUT的范围大约在1000到2000VDC之间。

LLC谐振功率调节器系统50包括输入级52，其被互连在高电压轨道(示为输入电压V_IN)和低电压轨道(示为地)之间。输入级52包括在图2示例中示为MOSFET Q₁和Q₂的多个开关，所述Q₁和Q₂分别由开关信号SW₁和SW₂经由驱动器54控制。在图2示例中，MOSFET Q₁耦合于输入电压V_IN，MOSFET Q₂耦合于地，并且MOSFET Q₁和Q₂通过具有电压V_INT的控制节点56串联互连。因此，MOSFET Q₁和Q₂被布置成半桥。

在图2示例中，LLC谐振功率调节器系统50还包括输入谐振回路58，其被配置成响应于MOSFET Q₁和Q₂的开启和关闭传导输入谐振电流I_RES。在图2示例中，输入谐振回路58包括与变压器60关联的磁化电感L_M、漏电感L_KI和谐振电容C_R1，它们被串联耦合于控制节点56和地之间。应理解，在图2示例中，根据理想晶体管模型，磁化电感L_M表示变压器60的初级电感L_P的电抗。因此输入谐振电流I_RES可以响应于MOSFET Q₁和Q₂的开启和关闭流过输入谐振回路58并且谐振。输入谐振回路58具有第一谐振频率fr1，其由与漏电感L_K1和谐振电容C_S1相关联的特性定义如下：

fr 1 = \frac{1}{2 * π * \sqrt{L_{K 1} * C_{R 1}}}

公式1

这里：L_K1是漏电感L_K1的电感值；以及

C_R1是谐振电容C_R1的电容值。

输入谐振回路58还具有第二谐振频率fr2，其由与漏电感L_K1、磁化电感L_M和谐振电容C_R1相关联的特性定义如下：

fr 2 = \frac{1}{2 * π * \sqrt{(L_{K 1} + L_{M}) * C_{R 1}}}

公式2

这里：L_M是磁化电感L_M的电感值。

因此，公式1和2显示第一谐振频率fr1大于第二谐振频率fr2。

基于提供给MOSFET Q₁和Q₂的栅极的开关信号SW₁和SW₂产生输入谐振电流I_RES。开关信号SW₁和SW₂可以具有扫描频率控制和固定的占空比，以便相对彼此移相180°地开启和关闭MOSFET Q₁和Q₂。因此，MOSFET Q₁和Q₂将输入谐振回路58交替地耦合于输入电压V_IN和地，使得电压V_INT可以根据开关信号的扫描频率顺序地切换于零和输入电压V_IN之间。因此，基于MOSFET Q₁和Q₂的开启/关闭顺序，输入谐振电流I_RES可以以第一谐振频率fr1和第二谐振频率fr2中的任一个交替谐振经过输入谐振回路58。

LLC谐振功率调节器系统50还包括被配置成传导输出谐振电流I_OUT的输出谐振回路62。响应于经过变压器60的初级电感L_P的输入谐振电流I_RES的振荡，变压器60的次级电感L_S基于通过变压器60的磁芯的磁通量产生输出谐振电流I_OUT。在图2示例中，输出谐振回路62包括与次级电感L_S和负载电阻R_L串联耦合的输出漏电感L_K2和输出谐振电容C_R2。因此，输出谐振电流I_OUT作为通过负载R_L的AC电流而振荡。此外，传感器64被耦合以感测输出谐振电流I_OUT，例如通过测量经过负载R_L的电流。例如，传感器64可以被配置成产生正比于输出谐振电流I_OUT的电压V_SENSE。因此，可以监测V_SENSE以调节开关信号SW₁和SW₂的频率，类似于在上面图1示例中所描述的。

类似于在上面图1示例中所描述的，基于对开关信号SW₁和SW₂频率的调节，LLC谐振功率调节器系统50能够以改进的效率工作。如上所述，由于开关信号SW₁和SW₂的扫描频率范围，并且因此MOSFETQ₁和Q₂的工作高于第一和第二谐振频率fr1和fr2中的一个或者两者，所以MOSFET Q₁和Q₂以ZVS方式工作。因此，MOSFET Q₁和Q₂被软切换，导致比典型的LLC功率调节器更高的功率效率操作并且具有大幅减少的EMI。此外，将开关信号SW₁和SW₂的频率调节至扫描频率的窄的频率范围内可以导致开关信号SW₁和SW₂的50％的固定的占空比，用于MOSFET Q₁和Q₂的互斥的开启和关闭。因此，MOSFET Q₁和Q₂响应于开关信号SW₁和SW₂的操作可以导致相对于其它LLC功率调节器大幅减小的THD。

应理解，LLC谐振功率调节器系统50无意被限制于图2的示例。例如，在期望为系统增加被调节的扫描频率范围的情况下，输入谐振回路58可以包括一个或者多个额外的电感(示意性地指示为L2)，其被示出与漏电感L_K1和电容C_R1串联连接。此外，LLC谐振功率调节器系统50不限于采用MOSFET，而是可以采用多种其它类型的晶体管中的一种而不是MOSFET Q₁和Q₂。因此，本领域技术人员可理解和领悟到，可以基于在此的教导，以多种方式中的任何一种来配置LLC谐振功率调节器系统50。

图3图示说明了根据本发明一方面的、作为扫描频率的函数的输出电压的图示100的示例。图示100可以对应于在图2示例中的LLC谐振功率调节器系统50。因此，在图3示例的下列描述中参考图2示例。图示100可以对应于具有特定电路特性的LLC谐振功率调节器系统50。例如，输入电压V_IN可以大约为385VDC，变压器60可以具有约为3.5的次级电感L_S相对于初级电感L_P的匝数比，输入漏电感LK1可以具有约100μH的幅度，磁化电感LM具有约为600μH的幅度，输入谐振电容C_S1具有约为22nF的幅度。输出漏电感LK2可以具有约为150mH的幅度，输出谐振电容CS2具有约为120pF的幅度，负载R_L具有约为50kΩ的幅度。

图示100示出作为开关信号SW₁和SW₂的频率的函数的输出电压V_OUT。在图3示例中，图形100示出输出电压V_OUT在大约42kHz处具有最大增益，使得输出电压V_OUT达到约6250VDC。例如，LLC谐振功率调节器系统50达到峰值增益处的频率可以约等于输入谐振回路58的第一和第二谐振频率中的一个。作为示例，LLC谐振功率调节器系统50可以在初始时将开关信号SW₁和SW₂设定为具有固定的50％占空比和在这个峰值增益幅度附近的扫描频率，例如在冲击(striking)CCFL负载R_L之前。从而，在冲击CCFL负载R_L之后，LLC谐振功率调节器系统50可以将开关信号SW₁和SW₂设定为具有基本固定的50％占空比和相当较大的扫描频率范围，以在冲击CCFL负载R_L之后保持经过CCFL负载R_L的输出谐振电流I_OUT。图3示例示出在约58.6kHz和81kHz之间的扫描频率范围102，从而对应于依赖于开关频率的、具有在约1000伏和约2000伏之间的电压幅度的输出正弦波形。应理解，对于在此提到的示例值，这个频率范围的低端大于输入谐振回路的第一和/或第二谐振频率范围。因此，LLC谐振功率调节器系统50可以调节开关信号SW₁和SW₂的频率至这个扫描频率范围之内以保持MOSFET Q₁和Q₂的ZVS开启。

图4图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统150的又一示例。与上述在图1示例中所描述的类似，LLC谐振功率调节器系统50被配置为基于输入电压V_IN产生振荡经过负载R_L的输出谐振电流I_OUT。作为示例，在给定类似开关频率的LLC谐振功率调节器系统150的典型工作期间，输入电压V_IN可以约为350到450VDC，以得到跨过负载R_L的输出电压V_OUT的范围在大约1000到2000伏之间。

与上述在图2示例中所描述的类似，LLC谐振功率调节器系统150包括被互连于输入电压V_IN和地之间的输入极152。输入级152包括经由驱动器154被开关信号SW₁和SW₂分别控制的MOSFET Q₁和Q₂。在图4示例中，MOSFET Q₁耦合于输入电压V_IN，MOSFET Q₂耦合于地，并且MOSFET Q₁和Q₂通过具有电压V_INT的控制节点156串联互连。因此，MOSFET Q₁和Q₂被布置成半桥。

在图4示例中，LLC谐振功率调节器系统150还包括输入谐振回路158，其被配置成响应于MOSFET Q₁和Q₂的开启和关闭而传导输入谐振电流I_RES。在图4示例中，输入谐振回路158包括与变压器160关联的磁化电感L_M、漏电感L_K1和谐振电容C_R1，它们被串联耦合在控制节点154和地之间。可理解，在图4示例中，磁化电感LM与变压器160的理想模型关联，使得磁化电感LM对应变压器160的初级电感L_P的电抗。因此，输入谐振电流I_RES可以响应于MOSFET Q₁和Q₂的开启和关闭而流过输入谐振回路158并且谐振，类似于上文图2示例所述的。

开关信号SW₁和SW₂可以具有扫描频率控制和固定的占空比，并且可以以相对彼此180°的关系有效和无效。因此，MOSFET Q₁和Q₂可以由开关信号SW₁和SW₂互斥地开启和关闭，以交替地将输入皆振回路158耦合于输入电压V_IN和地，使得电压V_INT可以在零和输入电压V_IN之间交替。因此，基于MOSFET Q₁和Q₂的开启/关闭顺序，输入谐振电流I_RES可以以第一谐振频率fr1和第二谐振频率fr2中的每一个交替地谐振流过输入谐振回路158。

LLC谐振功率调节器系统150还包括多个输出级162，在图4示例中示为输出级1到输出级N，这里N是正整数。应理解，LLC谐振功率调节器系统150不被限制于任何数目的输出级162，而是可以包括任何数目的两个或者更多个的输出级162。响应于经过变压器60的初级电感L_P的输入谐振电流I_RES的振荡，中间电流I_INT基于变压器160的磁芯的磁通量振荡流过变压器160的次级电感L_S。从而，中间电流I_INT被提供给输出级162中的每一个。

图5图示说明了根据本发明一方面的LLC谐振功率调节器系统150的输出级162的示例。因为输出级162对应于在图4示例中的LLC谐振功率调节器系统150，所以在图5的示例的下列描述中参考图4示例。

输出级162包括具有初级电感L_P的变压器200，中间电流I_INT振荡流过所述初级电感。因此，在次级电感L_S上感应出输出谐振电流I_{OUT_X}，这里X对应输出级162的各编号。输出级162还包括漏电感L_{K2_X}和一对并联的RC电路部分，所述RC电路部分包括各自与各负载(示为R_{L_X_1}和R_{L_X_2})串联耦合的电容C_{S2_X_1}和C_{S2_X_2}。因此，次级电感L_S、漏电感L_{K2_X}以及电容C_{S2_X_1}和C_{S2_X_2}形成输出谐振回路202，其被耦合于地和具有电压V_SENSE的节点204之间。因此，输出谐振电流I_{OUT_X}可以作为AC电流振荡流过负载R_{L_X_1}和R_{L_X_2}中的每一个。应理解，输出级162可以包括用于输出谐振电流I_{OUT_X}的任何数目的并联电容/负载电流通路，并因此不限于图5示例中显示的两个通路。

回到参照图4示例，LLC谐振功率调节器系统150包括耦合于节点204和地之间的感测电阻R_SENSE，所述节点204耦合到每一输出级162。作为示例，感测电阻R_SENSE可以具有相对小的电阻幅度(例如100ohms)。如上所述，节点204具有V_SENSE的电势。因此，电压V_SENSE可以对应于每一输出谐振电流I_{OUT_X}的合计幅度的电流幅度。电压V_SENSE可以被提供给反馈控制器，例如在图1示例中的反馈控制器28。因此，可以监测电压V_SENSE以调节开关信号SW₁和SW₂的频率，类似于在上面图1示例中所描述的。

因此，图4和5的示例示出了LLC谐振功率调节器系统150可以提供功率给多个负载(例如多个CCFL)的方式。因为可以以约50％的固定占空比并且在大于输入谐振回路158的谐振频率中一个或两者的窄扫描频率范围内产生开关信号SW¹和SW₂，所以LLC谐振功率调节器系统150可以以比典型的谐振功率调节器大幅提高的效率和大幅减小的THD工作。应理解，LLC谐振功率调节器系统150无意被限制于图4和5的示例。例如，LLC谐振功率调节器系统150可以实现替换方式以监测输出电流I_{OUT_X}，从而调节开关信号SW₁和SW₂的频率。作为另一个示例，LLC谐振功率调节器系统150可以被配置为具有输出级162和其中对应的负载RL_X的多种组合中的任一种。

根据上面所描述的前述结构性特征和功能性特征，参考图6将更好地理解特定方法。应理解并认识到，在其它实施例中，所示的行为可以以不同的顺序发生和/或与其它行为同时发生。而且，并非需要所有所示的特征来实现方法。

图6图示说明了根据本发明一方面的经由LLC谐振功率调节器提供AC功率的方法250的示例。在252处，产生具有基本固定的50％的占空比和被保持在扫描频率范围内的扫描频率的多个开关信号。可以从开关控制级或者多种其它类型的处理部件或者时钟产生部件中的任一种产生开关信号。在254处，响应于相应的多个开关信号控制多个开关，以产生流过输入谐振回路的输入谐振电流，所述输入谐振回路包括输入谐振电容、输入漏电感和变压器的初级电感。开关可以被配置成MOSFET开关，并且可以被配置成具有互连控制节点的半桥，所述互连控制节点被耦合以提供相对于输入谐振回路的电流。

在256处，响应于输入谐振电流，输出谐振电流被感应流过变压器的次级电感，所述输出谐振电流振荡流过输出谐振回路。可以由流过初级电感的谐振电流所导致的磁通量感应输出电流。输出谐振回路可以包括输出谐振电容、输出漏电感和变压器的次级电感。输出谐振回路可以被实现为一个或多个输出谐振回路，所述一个或多个输出谐振回路被布置在多个相应的输出级中的每一个内，使得每个输出级包括响应于输入谐振电流感应输出谐振电流的变压器。在258处，输出谐振电流作为流过负载的振荡AC电流被传导，所述负载与输出谐振回路串联耦合。负载可以是CCFL，并且可以是输出谐振电流流过的多个负载之一。

上面所描述的是本发明的示例。当然，为了描述本发明，不可能描述部件或方法的每一个能想到的组合，但是本领域技术人员将意识到，本发明的许多其他组合和置换是可能的。因此，本发明旨在包含落入该申请(包括随附的权利要求)范围内的所有这类改变、修改和变型。

Claims

1.一种LLC谐振功率调节器系统，包括：

变压器，其包括初级电感和次级电感；

输入谐振回路，其包括串联连接的输入谐振电容、输入漏电感和所述初级电感；

输入级，其包括多个开关，响应于相应的多个开关信号扫描频率控制所述多个开关，以将输入谐振电流提供到所述输入谐振回路，所述相应的多个开关信号中的每一个具有固定的占空比和扫描频率；以及

输出谐振回路，其包括串联连接的输出谐振电容、输出漏电感和所述次级电感的，所述输出谐振回路被配置成在输出端产生振荡输出谐振电流。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括反馈控制器，所述反馈控制器被配置成依据所述输出谐振电流和预定参考值之间的差来提供反馈信号。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括开关控制级，所述开关控制级被配置成提供所述多个开关信号并且响应于所述反馈信号将所述多个开关信号的扫描频率调节至扫描频率范围内，所述扫描频率范围在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述输入谐振回路具有根据所述输入谐振电容和所述输入漏电感设定的第一谐振频率，并且具有根据所述输入谐振电容、所述输入漏电感和所述初级电感设定的第二谐振频率，以及

其中所述开关控制级还被配置成将所述扫描频率范围的所述第一频率设定为高于所述第一谐振频率和所述第二谐振频率中的至少一个，以保持对所述多个开关的零电压切换控制。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述开关控制级被配置成将所述多个开关信号中的每一个的固定占空比设定为约50％。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个开关包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关被布置成在输入电压和第二电压之间的半桥，所述半桥包括耦合于所述输入谐振回路的互连节点。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一开关由第一开关信号控制，所述第二开关由第二开关信号控制，所述第一和第二开关信号各自具有约50％的占空比和相对彼此移相约180°。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括多个输出级，所述多个输出级中的每一个包括谐振电路，所述谐振电路包括输出级谐振回路，控制所述扫描频率以调节每个相应的输出级谐振回路中的所述输出谐振电流。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述变压器被配置成响应于流过其所述初级电感的所述输入谐振电流，在其所述次级电感上产生中间电流，并且其中所述多个输出级中的每一个还包括：

输出级变压器，其包括与输出次级电感电感性耦合的输出初级电感，所述输出初级电感传导流过其的中间电流，以感应流过所述输出次级电感的对应的输出级谐振电流；以及

所述谐振电路包括所述输出级变压器的所述输出次级电感、所述输出级变压器的所述输出漏电感和与相应的负载串联连接的至少一个输出谐振电容，所述对应的输出谐振电流振荡流过所述谐振电路到与所述至少一个谐振电容串联连接的相应的负载。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入谐振回路还包括与所述输入谐振电容、所述输入漏电感和所述初级电感串联连接的至少一个额外的电感。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括连接在所述输出谐振回路的输出端的冷阴极荧光灯(CCFL)。

12.一种用于经由LLC谐振功率调节器提供AC功率的方法，所述方法包括：

产生具有基本固定的50％占空比和扫描频率的多个开关信号；

响应于相应的多个开关信号控制多个开关，以将输入谐振电流提供给输入谐振回路，所述输入谐振回路包括输入谐振电容、输入漏电感和变压器的初级电感；

响应于所述输入谐振电流感应流过所述变压器的次级电感的输出谐振电流，所述输出谐振电流谐振流过输出谐振回路，所述输出谐振回路包括所述变压器的所述次级电感；以及

将所述输出谐振电流作为AC电流传导流过负载，所述负载与所述输出谐振回路串联耦合。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

感测所述输出谐振电流的幅度以提供指示所述输出谐振电流幅度的传感器信号；

将所述传感器信号和预定参考值进行比较以提供反馈信号；以及

响应于所述反馈信号，将所述多个开关信号的频率调节至与所述扫描频率相关联的扫描频率范围内。

14.根据权利要求13所述的方法，其中调节所述频率包括：

将所述扫描频率范围设定为在第一频率和高于所述第一频率的第二频率之间；以及

将所述第一频率设定为高于第一谐振频率和第二谐振频率中的至少一个，从而以零电压切换(ZVS)方式关闭所述多个开关，所述第一谐振频率基于所述输入谐振电容和所述输入漏电感，所述第二谐振频率基于所述输入谐振电容、所述输入漏电感和所述初级电感。

15.根据权利要求12所述的方法，其中产生所述多个开关信号包括产生第一开关信号和第二开关信号，所述第一和第二开关信号相对彼此移相约180°，并且其中控制所述多个开关包括：

响应于所述第一开关信号控制第一开关；以及

响应于所述第二开关信号控制第二开关；所述第一和第二开关被配置成在输入电压和第二电压之间的半桥，所述半桥具有互连节点，所述互连节点被耦合以提供所述输入谐振电流至所述输入谐振回路。

16.根据权利要求12所述的方法，其中感应所述输出谐振电流还包括响应于所述输入谐振电流而感应输出谐振电流，所述输出谐振电流流过多个输出级变压器中的每一个的输出次级电感，所述输出谐振电流谐振流过相应的多个输出谐振电路中的每一个，所述输出谐振电路中的每一个包括相应的所述输出次级电感。

17.根据权利要求16所述的方法，其中传导所述输出谐振电流包括将所述输出谐振电流作为AC电流传导流过与所述多个输出谐振电路中的每一个相连接的多个负载中的每一个，所述多个负载中的每一个与相应的谐振电容串联耦合，所述谐振电容与所述多个输出谐振电路中相应一个的相应的输出次级电感耦合。

18.根据权利要求16所述的方法，其中感应所述输出谐振电流还包括：

响应于所述输入谐振电流，在所述变压器的次级电感上产生中间电流；

将所述中间电流提供到与相应的多个输出级变压器关联的多个输出初级电感中的每一个；以及

响应于所述中间电流而感应所述输出谐振电流，所述输出谐振电流流过所述多个输出级变压器中的每一个的所述输出次级电感。

19.一种LLC谐振功率调节器系统，包括：

用于产生多个开关信号的装置，所述多个开关信号具有基本固定的占空比和具有预定范围的扫描频率；

用于响应于所述多个开关信号而将控制节点交替地耦合于输入电压和参考电压之间的装置；

用于响应于所述控制节点处的电压变化而谐振输入谐振电流的装置，用于谐振的所述装置具有由用于谐振的所述装置的电路部件特性定义的第一谐振频率和第二谐振频率；

用于响应于所述输入谐振电流而在输出级感应输出谐振电流的装置，所述输出谐振电流振荡流过负载；

用于感测所述输出谐振电流幅度的装置；以及

用于基于所述输出谐振电流相对于预定参考幅度的幅度而将所述多个开关信号的频率调节至所述扫描频率预定范围内的装置。

20.根据权利要求19所述的系统，其中用于感应输出谐振电流的所述装置包括用于感应的多个装置，用于感应的所述多个装置中的每一个使得在相应的多个输出级中感应相应的多个输出谐振电流，所述多个输出谐振电流振荡流过与所述多个输出级中的每一个相连的至少一个负载。