CN108880265B - 一种llc谐振变换器谐振频率自动跟踪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法，针对LLC谐振变换器定频控制时，谐振元器件参数扰动造成的谐振频率漂移的问题，本发明方法检测原边开关管关断前的t1时刻及关断时刻t2变压器副边电流绝对值，分别记为Is1及Is2，若Is1＝0，则开关频率小于谐振频率，此时提高开关频率，若Is2大于设定值Is’，则开关频率大于谐振频率，此时降低开关频率。当Is2大于0且小于设定值Is’时或Is1>0且Is2＝0时，则保持开关频率不变。由此自动跟踪实时谐振频率，解决了谐振频率漂移引起的电压增益漂移及效率降低的问题。

Description

一种LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法
技术领域
本发明涉及开关电源的技术领域，尤其是指一种LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法。
背景技术
软开关技术有效提升了电源的开关频率和效率。其中，LLC谐振变换器作为一种无需增加辅助电路即可在全负载范围内实现零电压开通的宽输入范围拓扑，已经得到广泛应用及研究。
由于谐振元器件老化、环境及工作点的变化，LLC谐振变换器谐振频率将发生漂移，在定频控制场合下，将影响LLC谐振变换器效率及增益特性，从而影响系统的稳定运行。现有一种基于谐振电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)算法的跟踪谐振频率的控制方法。但该算法在轻载条件下谐振电流的正弦度畸变较大，因此该控制方法难以在全负载范围内有效；此外，有学者提出根据LLC谐振变换器增益特性，利用预测控制的思想调整开关频率，从而使开关频率自动跟踪谐振频率，但该方法需要采集输入电压及输出电压两个变量，硬件要求较多，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种简单可靠的LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法，根据开关频率分别在低于、等于和高于谐振频率时，变压器副边电流的不同特性，设计相应算法，使开关频率逐步趋近谐振频率。本发明方法较简单，且只需采集变压器副边电流值，结构简单。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法，所述LLC谐振变换器为主功率电路，由输入电容、逆变桥、谐振电感、谐振电容、变压器、全波整流器及输出电容依次相连而成，并配套有由霍尔传感器、信号调理电路、控制器依次相连而成的外围控制电路；所述方法是将霍尔传感器连接在LLC谐振变换器的变压器副边输出侧，利用霍尔传感器采集LLC谐振变换器的原边开关管关断前t1时刻及关断时刻t2的变压器副边电流绝对值，分别记为Is1及Is2，通过以下情况调整开关频率：
a、当Is1＝0，则开关频率小于谐振频率，此时提高开关频率(x)Hz；
b、当Is2大于设定值Is’，则开关频率大于谐振频率，此时降低开关频率(x)Hz；
c、当Is2大于0且小于设定值Is’时，或Is1>0且Is2＝0时，则保持开关频率不变；
其中，所述t1为满足以下关系式的设定值：
t2-t1＜0.02Ts
根据实际采样性能设定，t2-t1越小，控制精度越高，Ts为开关周期；
所述Is’为满足以下关系式的设定值：
I′s＜100mA
根据实际采样性能设定，Is’越小，控制精度越高；
所述调整步长x为满足以下关系式的设定值：
k＜x＜1kHz
式中，k为控制器分辨率，即控制器频率变化的最小单位；根据控制器分辨率及控制精度、控制动态性能要求设定x，x越小，控制精度越高，但控制速度越慢。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、实现谐振频率自动追踪，减小谐振元器件参数敏感度。
2、只需采集变压器副边电流值，结构简单、控制精确。
附图说明
图1为本发明LLC谐振变换器及外围电路示意图。
图2开关频率小于谐振频率时驱动电压Vgs与副边电流Is波形图。
图3开关频率等于谐振频率时驱动电压Vgs与副边电流Is波形图。
图4开关频率大于谐振频率时驱动电压Vgs与副边电流Is波形图。
图5为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例的LLC谐振变换器及外围电路请参见图1所示，主功率电路为LLC谐振变换器，外围控制电路包括依次相连的霍尔传感器、信号调理电路、控制器。其中，本实施例所提供的LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法具体是将霍尔传感器连接在LLC谐振变换器的变压器副边输出侧，利用霍尔传感器采集原边开关管关断前t1时刻及关断时刻t2变压器副边电流绝对值，分别记为Is1及Is2。Is1及Is2在开关频率小于、等于及大于谐振频率时的特性分别如图2、图3及图4所示。据此，通过以下情况调整开关频率，其控制流程如图5所示。
a、当Is1＝0，则开关频率小于谐振频率，此时提高开关频率(x)Hz。
b、当Is2大于设定值Is’，则开关频率大于谐振频率，此时降低开关频率(x)Hz。
c、当Is2大于0且小于设定值Is’时，或Is1>0且Is2＝0时，则保持开关频率不变。
其中，所述t1为满足以下关系式的设定值：
t2-t1＜0.02Ts
根据实际采样性能设定，t2-t1越小，控制精度越高，Ts为开关周期。
所述Is’为满足以下关系式的设定值：
I′s＜100mA
根据实际采样性能设定，Is’越小，控制精度越高。
所述调整步长x为满足以下关系式的设定值：
k＜x＜1kHz
式中，k为控制器分辨率，即控制器频率变化的最小单位；根据控制器分辨率及控制精度、控制动态性能要求设定x，x越小，控制精度越高，但控制速度越慢。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种LLC谐振变换器谐振频率自动跟踪方法，所述LLC谐振变换器为主功率电路，由输入电容、逆变桥、谐振电感、谐振电容、变压器、全波整流器及输出电容依次相连而成，并配套有由霍尔传感器、信号调理电路、控制器依次相连而成的外围控制电路；其特征在于：所述方法是将霍尔传感器连接在LLC谐振变换器的变压器副边输出侧，利用霍尔传感器采集LLC谐振变换器的原边开关管关断前t1时刻及关断时刻t2的变压器副边电流绝对值，分别记为Is1及Is2，通过以下情况调整开关频率：
a、当Is1＝0，则开关频率小于谐振频率，此时提高开关频率x Hz；
b、当Is2大于设定值Is’，则开关频率大于谐振频率，此时降低开关频率x Hz；
c、当Is2大于0且小于设定值Is’时，或Is1>0且Is2＝0时，则保持开关频率不变；
其中，所述t1为满足以下关系式的设定值：
t2-t1＜0.02Ts
根据实际采样性能设定，t2-t1越小，控制精度越高，Ts为开关周期；
所述Is’为满足以下关系式的设定值：
I′s＜100mA
根据实际采样性能设定，Is’越小，控制精度越高；
所述调整步长x为满足以下关系式的设定值：
k＜x＜1kHz
式中，k为控制器分辨率，即控制器频率变化的最小单位；根据控制器分辨率及控制精度、控制动态性能要求设定x，x越小，控制精度越高，但控制速度越慢。
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