CN110138222A - 谐振转换器的控制方法 - Google Patents

谐振转换器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110138222A
CN110138222A CN201810140607.8A CN201810140607A CN110138222A CN 110138222 A CN110138222 A CN 110138222A CN 201810140607 A CN201810140607 A CN 201810140607A CN 110138222 A CN110138222 A CN 110138222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output voltage
resonance converter
signal
control method
power switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810140607.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110138222B (zh
Inventor
陈博铭
吕绍捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MEAN WELL (GUANGZHOU) ELECTRONIC CORP
Original Assignee
MEAN WELL (GUANGZHOU) ELECTRONIC CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MEAN WELL (GUANGZHOU) ELECTRONIC CORP filed Critical MEAN WELL (GUANGZHOU) ELECTRONIC CORP
Priority to CN201810140607.8A priority Critical patent/CN110138222B/zh
Publication of CN110138222A publication Critical patent/CN110138222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110138222B publication Critical patent/CN110138222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4815—Resonant converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提出一种谐振转换器的控制方法，应用于回授电路的控制器单元中。包括，当谐振转换器由空载或轻载操作跳至满载操作时，控制器单元会在输出电压的瞬降值与输出电流的变化量超过设定值时，控制谐振转换器内部的功率开关单元依照满载操作频率例如：100KHz进行开/关切换，本方式大幅降低输出电压的瞬降值。因此，本发明的控制方法可以在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，发挥稳定输出电压的功效。

Description

谐振转换器的控制方法
技术领域
本发明是关于电源转换器的相关技术领域，特别是一种谐振转换器的控制方法。
背景技术
切换式电源转换器(Switching-mode power supply，SMPS)的技术已被广泛地应用于制作各式电机与电子产品的电源供应器。并且，随着电子产品朝向轻薄短小的趋势发展，必须通过提升切换频率的方式来增加切换式电源转换器的功率密度，才能够有效地缩小切换式电源转换器的机构体积。于是，具零电压切换(Zero voltage switching，ZVS)与零电流切换(Zero current switching，ZCS)特色的LLC谐振转换器(LLC resonantconverter)因此被提出。
请参见图1，显示现有的一种LLC串联谐振转换器的电路架构图。如图1所示，习知的LLC串联谐振转换器2’包括：耦接直流电源VDC’的一功率开关单元23’、一谐振单元24’、一变压器单元25’、一输出整流单元26’、以及一输出滤波单元27’；其中，一死循环控制模块1’连接于所述LLC串联谐振转换器2’的输出端与所述功率开关单元23’之间。并且，由图1可以得知所述死循环控制模块1’主要包括一讯号检出单元11’、一控制器单元12’、与一隔离驱动单元13’。在LLC串联谐振转换器2’的正常工作下，调变操作频率(operating frequency)可以改变LLC串联谐振转换器2’的电压增益，以控制输出电压范围的调整。换句话说，相对于宽范围的输出电压，操作频率也必须跟着变宽。输出电压调变的范围越宽，操作频率也越宽，谐振线路的硬件也需要相对提升以因应操作频率，但这会造成体积增加，且效率如未相对提升，还会产生热能。
除了上述问题以外，输出电压越宽，转换器越难被控制，例如，当负载3’从空载(noload or light load)切换至满载(full load)时，操作频率必须被快速且大幅度地调变，这样才能够将输出电压稳定于规格内。图2显示现有的LLC串联谐振转换器的量测数据图。由图2可知，当负载从空载跳满载时，因输出电容的能量不够且操作频率从高频往低频调变太慢(如虚线方框所标示)，导致输出电压先是瞬降，且瞬降值超过2V。有鉴于此，LLC串联谐振转换器2’的制造商提出了通过调整控制器单元12’的补偿参数来加快操作频率的调变速度的方法。然而，实际中发现此方法虽然可以改善输出电压瞬降的问题，但却会造成稳态输出电压的不稳定跳动。
由上述说明可以得知，确实有必要重新设计并提出一个解决方案，用以使LLC串联谐振转换器2’能够稳态输出宽范围的电压调整。有鉴于此，本发明的发明人极力加以研究发明，终于研发完成本发明，一种谐振转换器的控制方法。
发明内容
于现有的LLC串联谐振转换器的架构中，主要是利用回授电路依照(输出电压)误差量进行回授补偿，接着输出以控制讯号控制功率开关单元的操作频率以稳定输出电压；然而，实际的执行面显示，当负载从空载跳满载之时，操作频率无法快速地从高频往低频调变(如图2的虚线方框所标示)，导致输出电压瞬降。因此，本发明的主要目的在于提出一种谐振转换器的控制方法，应用于回授电路的控制器单元中。如此设置，当谐振转换器由空载(或轻载)操作跳至满载操作时，回授电路会在输出电压的瞬降值与输出电流的变化量超过设定值时，控制功率开关单元依照满载操作频率(例如：100KHz)进行开/关切换，根据此方式大幅降低输出电压的瞬降值。因此，本发明的控制方法可以在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，发挥稳定输出电压的功效。除此之外，本发明的控制方法同时能够在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，避免过载(流)现象的发生。具体的过载防护措施是先设立两个输出电流变化量的设定值。当输出电流变化量超过第一个设定值之时(例如：10A)，回授电路直接输出第二控制讯号控制所述功率开关单元依照满载操作频率进行开/关切换。并且，当电流变化量持续增大并达到或超过第二个设定值时(例如：13A)，回授电路便会对应地输出控制讯号以关闭所述功率开关单元持续两个电压环运行时间。
值得特别强调的是，本发明的控制方法可令谐振转换器还具有以下优点：
(1)不需变更回授电路的设计，能够以最低成本的方式使谐振转换器具备输出宽范围电压的能力，同时还可根据负载的大幅变动而快速地变更操作频率，维持稳定电压的输出；
(2)在PWM的控制模式下，快速调变操作频率；或者，在相移控制(Phase-shift)模式下，快速调变量移量；以及
(3)将本发明的控制方法整合至现有的回授电路之中，可获得能够同时稳定瞬时反应与稳态反应的回授控制器。
为了达成上述本发明的主要目的，本发明的发明人提供所述谐振转换器的控制方法的一实施例，应用于一回授电路中；其中，所述回授电路连接于一谐振转换器与连接于所述谐振转换器的至少一负载之间；所述谐振转换器的控制方法包括以下步骤：
(1)输入一用户控制讯号至所述回授电路的一控制器中，其中，所述控制器连接所述谐振转换器的一功率开关单元，同时还连接一功率因子转换器的一PFC开关；
(2)所述用户控制讯号可被转换为一输出电压控制讯息，且所述控制器根据所述用户控制讯号控制所述功率因子转换器以及所述功率开关单元；
(3)所述功率因子转换器建立一第一输出电压，同时，所述功率开关单元控制所述谐振转换器的一谐振单元以及一变压器单元，以建立一第二输出电压；其中，所述第一输出电压早于所述第二输出电压被建立；
(4)所述控制器判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(6)；
(5)所述第一输出电压被提高，同时，所述第二输出电压被提高；回到所述步骤(3)；以及
(6)所述第一输出电压被降低，同时，所述第二输出电压被降低；回到所述步骤(3)。
附图说明
图1是显示现有的一种LLC串联谐振转换器的电路架构图；
图2是显示现有的LLC串联谐振转换器的量测数据图；
图3是显示应用有本发明的一种谐振转换器的控制方法的谐振转换器的架构图；
图4A与图4B是显示本发明的一种谐振转换器的控制方法的流程图；
图5是显示本发明的一种谐振转换器的控制方法的曲线图；
图6是显示本发明的输出电压稳定步骤图；
图7是显示串联谐振转换器的量测资料图；
图8是显示本发明的过负载稳定步骤图；以及
图9是显示串联谐振转换器的量测资料图。
符号说明
本发明
1 回授电路
2 谐振转换器
3 负载
4 用户控制讯号
21 功率因子转换器
22 PFC开关
23 功率开关单元
24 谐振单元
25 变压器单元
26 输出整流单元
27 输出滤波单元
11 讯号检出单元
12 控制器
13 隔离驱动单元
16a 第二电性插销
S1-S6 步骤
S11-S14 步骤
S21-S24 步骤
V1 第一输出电压
V2 第二输出电压
f2 最高频率
f1 最低频率
D 最低占空比
Tr 最高占空比
现有技术
2’ LLC串联谐振转换器
VDC’ 直流电源
23’ 功率开关单元
24’ 谐振单元
25’ 变压器单元
26’ 输出整流单元
27’ 输出滤波单元
1’ 死循环控制模块
11’ 讯号检出单元
12’ 控制器单元
13’ 隔离驱动单元
3’ 负载
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种谐振转换器的控制方法，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。
请参阅图3，显示应用有本发明的一种谐振转换器的控制方法的谐振转换器的架构图。如图3所示，本发明的谐振转换器的控制方法是应用于一回授电路1中；其中，所述回授电路1连接于一谐振转换器2与连接于所述谐振转换器2的至少一负载3之间。由图3可知，所述谐振转换器2至少包括：一功率因子转换器21、一PFC开关22、一功率开关单元23、一谐振单元24、一变压器单元25、一输出整流单元26、与一输出滤波单元27；并且，所述回授电路1包括：一讯号检出单元11、一控制器12与一隔离驱动单元13。长期涉及谐振转换器2开发制造的电子工程师应所述知道，谐振转换器2内部的功率因子转换器21可以是Buck线路、Boost线路或者Buck-Boost线路，且所述PFC开关22为所述功率因子转换器21的工作开关，是以透过改变控制所述PFC开关22的占空比，便可以调整所述功率因子转换器21的输出电压。
一般而言，功率开关单元23可以是由两个金氧半导体场效晶体管所组成的半桥架构，所述谐振单元24可为LLC串联谐振线路，且所述讯号检出单元11用以检测谐振转换器2传送至负载3的输出电压与输出电流。另一方面，隔离驱动单元13可为光耦合器，而所述控制器12可为一般可程序数字控制芯片。在本发明中，如图3所示，所述讯号检出单元11检测输出电压及电流后，经过隔离驱动单元13回传到所述控制器12，使得控制器12依照检测输出的结果控制所述功率开关单元23的开/关。必须补充说明的是，就实际电路的安排上，控制器12也可设置在隔离驱动单元13的另一侧；如此设置，在讯号检出单元11检测输出电压与电流之后，控制器12根据检测结果产生用以控制功率开关单元23的开/关的控制讯号，再透过隔离驱动单元13将所述控制讯号传送至所述功率开关单元23。
由此可知，使用者可以依照实际需求而适当规画回授电路1的架构，例如输出讯号需要两个以上的侦测点，那就会需要两个隔离驱动单元13回传到所述控制器12。简单地说，随着侦测点的增加，可以对应地在回授线路1内安排上等数量的隔离驱动单元13。继续地参阅图3，并请同时参阅图4A与图4B，显示本发明的一种谐振转换器的控制方法的流程图。本发明欲提供具有宽范围电压输出的线路，包含以下步骤：
步骤(S1)：输入一用户控制讯号4至所述回授电路1的一控制器12中，其中，所述控制器12连接所述谐振转换器2的一功率开关单元23，同时还连接一功率因子转换器21的一PFC开关22；
步骤(S2)：所述用户控制讯号4为一输出电压控制讯息，且所述控制器12根据所述用户控制讯号4控制所述功率因子转换器21以及所述功率开关单元23；
步骤(S3)：所述功率因子转换器21建立一第一输出电压V1，同时，所述功率开关单元23控制所述谐振转换器2的一谐振单元24以及一变压器单元25，以建立一第二输出电压V2；其中，所述第一输出电压V1早于所述第二输出电压V2被建立；
步骤(S4)：所述控制器12判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(S5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(S6)；
步骤(S5)：所述第一输出电压V1被提高，同时，所述第二输出电压V2被提高；回到所述步骤(S3)；以及
步骤(S6)：所述第一输出电压V1被降低，同时，所述第二输出电压V2被降低；回到所述步骤(S3)。
须特别说明的是，在本发明中，所述第一输出电压V1必须早于所述第二输出电压V2被建立，否则系统将会不稳定。所述用户控制讯号4可以被转换为一占空比讯号，且所述控制器12依照所述占空比讯号控制所述功率因子转换器21，同时，所述用户控制讯号4被转换为一频率讯号，所述频率讯号在一定范围内调变，且在固定占空比的情况下，所述控制器12依照所述频率讯号控制所述功率开关单元23；此时，如图5所示，操作频率被固定在最高频率f1以及最低频率f2之间，占空比可以被固定在0.5，而频率则随着输出电压不同而调整。接续前述，所述用户控制讯号4被转换为所述频率讯号，如果所述控制器12判断所述频率讯号已经超过默认值，此时，为了能够继续调整输出电压，所述用户控制讯号4被转成占空比讯号，所述占空比讯号在一定范围内调变，并在固定频率的情况下，所述控制器12依照所述占空比讯号控制所述功率开关单元23；如图5所示，占空比则是在最低占空比d以及最高占空比Tr之间调变，如此，便能够让输出电压的调变范围更宽。
一般而言，要让谐振转换器2达成宽范围电压输出，则调变的频率范围也要变宽，但这会增加硬件体积。有鉴于此，本发明的控制方法也同时提供可以令谐振转换器2达成宽范围输出的方法。具体的作法是将所述用户控制讯号4被转换为一第一占空比讯号，使得所述控制器12依照所述第一占空比讯号控制所述功率因子转换器21，谐振转换器2的输出电压要调整范围时，可以调整所述第一占空比讯号改变所述功率因子转换器21的输出电压，进而改变谐振转换器2的输出电压；同时，所述用户控制讯号4也被转换成在一定范围内调变的频率讯号，在固定占空比的情况下，调整控制该功率开关单元23的频率，当频率已经超过范围，例如图5所示，当频率已经高到H点时，硬件上已经无法达到更高的频率，则所述用户控制讯号4被转换成在一第二占空比讯号，使得所述控制器12在固定频率的情况下调整所述第二占空比讯号以控制所述功率开关单元23，进而改变谐振转换器2的输出电压。
另外，在本发明中，用户控制讯号4可以包含电压值；如此设定，当所述步骤(S4)判断由所述用户控制讯号4转换而成的电压值高于一默认值，则控制器12便会将占空比以及所述频率讯号同时向上调整，使得所述第一输出电压V1以及所述第二输出电压V2整体工作区间被提高。相反地，当该步骤(S4)判断由所述用户控制讯号4转换而成的电压值低于默认值，则第一输出电压V1与第二输出电压V2整体工作区间则是被降低。换句话说，使用本发明的方法是以阶梯式控制谐振转换器2的整体输出电压。每当由用户控制讯号4转换而成的电压值高(低)过一个默认值，便将第一输出电压V1与第二输出电压V2往上提升(降低)。值得说明的是，本发明的控制方法除了可以控制谐振转换器2的宽范围输出电压，也使得回授电路1的硬件设计可以比较简单同时也降低谐振转换器2整体的体积。
请参考图6，显示本发明的输出电压稳定步骤图。当负载有变动时，可能会造成整个谐振转换器不稳定；此时，如图6所示，本发明的谐振转换器的控制方法会首先执行步骤S11，以该回授电路1监测该谐振转换器2的一输出电流与一输出电压的变化。继续地，控制方法接着执行步骤S12以判断是否该输出电压的变化大于一电压临界值且所述输出电流的变化大于一电流临界值。若步骤S12的判断结果为“否”，则方法流程接着执行步骤S13。于此，必须补充说明的是，此处所称电压临界值可以设定为200mV；简单地说，若输出电压的变化量超过200mV，则系统会趋向不稳定；另一方面，所述电流临界值则可设定为10A，并且当输出电流值超过10A表示系统已经操作在重载。将本发明的控制方法应用至回授电路1时，用户可以依照谐振单元24的特性来调整电压临界值以及电流临界值。
相反地，若回授电路1侦测到谐振转换器2的输出电压瞬降值未超过200mV，同时也侦测到谐振转换器2的单位时间输出电流的变化量未超过10A，则本发明的控制方法就会执行步骤S13，进以令所述回授电路1依据所测得的输出电流与输出电压计算出所述谐振转换器2的一频率讯号，并对应地输出一第一控制讯号至所述谐振转换器2。在步骤S11中，所述功率开关单元23是以一脉宽调变量值被控制，一脉宽调变量值代表所述功率开关单元23被导通的时间加上被关断的时间，代表一个工作周期，而所述周期范围在二工作周期至十九工作周期之间。另外，所述满载操作频率依据所述谐振单元24的谐振槽所得，并预先被存入于所述回授电路1之控制器12中。简单地说，在负载的变化量未达设定条件之时，回授电路1仍旧是依照(输出电压)误差量进行回授补偿，接着输出以所述第一控制讯号控制所述功率开关单元23的操作频率。
请同时参阅图7，显示串联谐振转换器的量测资料图。若步骤S12的判断结果为“是”，方法流程便会执行步骤S14，进以令所述回授电路1对应地输出一第二控制讯号至所述谐振转换器2，使所述谐振转换器2基于一满载操作频率而运转。依据发明人针对特定的谐振转换器2之机型的量测数据，可以得知所述满载操作频率为100KHz。简单地说，当回授电路1侦测到负载的变化量超过设定条件之时(如图7的量测数据(a)所示)，回授电路1不依据(输出电压)误差量进行回授补偿，而是直接输出第二控制讯号控制所述功率开关单元23依照100KHz的满载操作频率进行开/关切换。如图7的量测数据(b)所示，直接控制功率开关单元23依照满载操作频率进行开/关切换之后，输出电压的瞬降值可降至0.9V，同时也不会造成稳态输出电压的不稳定跳动。
值得特别强调的是，本发明的谐振转换器的控制方法进一步具有过负载(流)保护的功能。请重复参阅图5与图6，并请同时参阅图8与图9；其中，图8显示本发明的过负载稳定步骤图，而图9则是显示串联谐振转换器的量测资料图。当发生过负载的时候，本发明进一步提供过负载稳定方法，包含以下步骤：(S21)所述谐振转换器2提供能量至所述负载3，且所述回授电路1检测一输出电流；(S22)所述控制器12判断所述输出电流的变化是否上升至一第一预定值，若是，执行步骤(S23)；若否，则重复执行步骤(S21)；(S23)所述控制器12调整所述功率开关单元23的一频率讯号，并判断所述输出电流的变化是否上升至一第二预定值，若是，执行步骤(S24)；若否，则重复执行步骤(S21)；(S24)所述回授电路1对应地输出一第三控制讯号至所述谐振转换器2，用以关闭所述功率开关单元23持续一谐振周期；接着，重复执行步骤(S21)。在本发明中，所述第二预定值大于所述第一预定值，而所述谐振周期指所述谐振单元24的能量完全被释放所需时间。能量能够被完全释放与谐振单元24的谐振槽相关，在本发明中，所述功率开关单元23以一脉宽调变量值被控制，也就是一个占空比数值，一脉宽调变量值代表所述功率开关单元23被导通的时间加上被关断的时间，也代表了一个工作周期，所述谐振周期的范围在一工作周期至三工作周期之间。
本发明特别设计两个输出电流变化量的设定值，例如第一设定值以及第二设定值分别为10A与13A。如图9的量测数据(a)所示，当电流变化量超过10A时，回授电路1直接输出第二控制讯号控制所述功率开关单元23依照100KHz的满载操作频率进行开/关切换。进一步地，若电流变化量仍持续增加并达到或超过第二个设定值(亦即，13A)，则本发明的控制方法即令回授电路1对应地输出一第三控制讯号至所述谐振转换器2，用以关闭所述功率开关单元23持续两个电压环运行时间。执行的成效如图7的量测数据(b)所示。
如此，上述已完整且清楚地说明本发明的谐振转换器的控制方法的所有实施步骤；并且，经由上述可知本发明具有下列的优点：
(1)于现有的LLC串联谐振转换器2’(如图1所示)的架构中，主要是死循环控制模块1’难以控制LLC串联谐振转换器2’提供电压书出。因此，本发明特别提出一种谐振转换器的控制方法，当谐振转换器2由空载(或轻载)操作跳至满载操作时，回授电路1会在输出电压的瞬降值与输出电流的变化量超过设定值时，控制功率开关单元23依照满载操作频率(例如：100KHz)进行开/关切换，根据此方式大幅降低输出电压的瞬降值。因此，本发明的控制方法可以在LLC谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，发挥稳定输出电压的功效。
(2)除此之外，本发明的控制方法同时能够在谐振转换器于空载操作转满载操作的过程中，避免过载(流)现象的发生。具体的过载防护措施是先设立两个输出电流变化量的设定值。当输出电流变化量超过第一个设定值时(例如：10A)，回授电路1直接输出第二控制讯号控制所述功率开关单元23依照满载操作频率进行开/关切换。并且，当电流变化量持续增大并达到或超过第二个设定值时(例如：13A)，回授电路1便会对应地输出控制讯号以关闭所述功率开关单元23持续两个电压环运行时间。
必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明设计精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (10)

1.一种谐振转换器的控制方法，应用于一回授电路中；其中，所述回授电路是连接于一谐振转换器与连接于所述谐振转换器的至少一负载之间；所述谐振转换器的控制方法包括以下步骤：
(1)输入一用户控制讯号至所述回授电路的一控制器中，其中，所述控制器是连接所述谐振转换器的一功率开关单元，同时还连接一功率因子转换器的一PFC开关；
(2)所述用户控制讯号为一输出电压控制讯息，且所述控制器根据所述输出电压控制讯息制所述功率因子转换器以及所述功率开关单元；
(3)所述功率因子转换器建立一第一输出电压，同时，所述功率开关单元控制所述谐振转换器的一谐振单元以及一变压器单元，以建立一第二输出电压；其中，所述第一输出电压早于所述第二输出电压被建立；
(4)所述控制器判断所述输出电压控制讯息为一调高输出电压讯息或一调低输出电压讯息；若为所述调高输出电压讯息则执行步骤(5)；并且，若为所述调低输出电压讯息则执行步骤(6)；
(5)所述第一输出电压被提高，同时，所述第二输出电压被提高；回到所述步骤(3)；以及
(6)所述第一输出电压被降低，同时，所述第二输出电压被降低；回到所述步骤(3)。
2.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，其中，在所述步骤(5)与所述步骤(6)后，所述用户控制讯号被转换为一频率讯号，且所述频率讯号在一定范围内调变；并且，在固定所述频率讯号的一占空比的情况下，所述控制器依照所述频率讯号控制所述功率开关单元。
3.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，其中，在所述步骤(5)与所述步骤(6)后，所述用户控制讯号被转换为一占空比讯号，且所述占空比讯号在一定范围内调变；并且，在固定所述占空比讯号的一频率的情况下，所述控制器依照所述占空比讯号控制所述功率开关单元。
4.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，还包括以下步骤：
(71)以所述回授电路监测所述谐振转换器的一输出电流与一输出电压的变化；
(72)判断在一周期范围内，是否所述输出电压的变化大于一电压临界值且所述输出电流的变化大于一电流临界值；若是，执行步骤(74)；若否，则执行步骤(73)；
(73)所述回授电路1依据所测得的所述输出电流与所述输出电压计算出所述谐振转换器一频率讯号，并对应地输出一第一控制讯号至所述谐振转换器；接着，重复执行所述步骤(71)；
(74)所述回授电路对应地输出一第二控制讯号至所述谐振转换器，使所述谐振转换器基于一满载操作频率而运转；接着，重复执行所述步骤(71)。
5.根据权利要求4所述的谐振转换器的控制方法，其中，在所述步骤(71)中，所述功率开关单元受到一脉宽调变讯号控制；并且，所述脉宽调变讯号包含2-19个工作周期，且每个工作周期包含所述功率开关单元被导通的时间与所述功率开关单元被关断的时间。
6.根据权利要求4所述的谐振转换器的控制方法，其中，所述满载操作频率依据所述谐振单元所得，并预先被存入于所述回授电路的控制器中。
7.根据权利要求1所述的谐振转换器的控制方法，更包括以下步骤：
(81)所述谐振转换器提供能量至所述负载，且所述回授电路检测所述谐振转换器的一输出电流；
(82)所述控制器判断所述输出电流的变化是否上升至一第一预定值，若是，执行步骤(83)；若否，则重复执行所述步骤(81)；
(83)所述控制器调整所述功率开关单元一频率讯号，并判断所述输出电流的变化是否上升至一第二预定值，若是，执行步骤(84)；若否，则重复执行步骤(81)；
(84)所述回授电路对应地输出一第三控制讯号至所述谐振转换器，以关闭所述功率开关单元持续一谐振周期；接着，重复执行步骤(81)。
8.根据权利要求7所述的谐振转换器的控制方法，其中，所述第二预定值大于所述第一预定值。
9.根据权利要求7所述的谐振转换器的控制方法，其中，所述谐振周期指所述谐振单元的能量完全被释放所需时间。
10.根据权利要求7所述的谐振转换器的控制方法，其中，所述功率开关单元23以一脉宽调变量值被控制，一脉宽调变量值代表所述功率开关单元23被导通的时间加上被关断的时间，代表一个工作周期，所述谐振周期的范围在一工作周期至三工作周期之间。
CN201810140607.8A 2018-02-09 2018-02-09 谐振转换器的控制方法 Active CN110138222B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810140607.8A CN110138222B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 谐振转换器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810140607.8A CN110138222B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 谐振转换器的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110138222A true CN110138222A (zh) 2019-08-16
CN110138222B CN110138222B (zh) 2020-08-18

Family

ID=67568095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810140607.8A Active CN110138222B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 谐振转换器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110138222B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111446869A (zh) * 2020-03-12 2020-07-24 苏州浪潮智能科技有限公司 一种基于crps的服务器电源稳压方法及系统
TWI746202B (zh) * 2020-10-06 2021-11-11 龍華科技大學 一種兩段式調變控制機制之全橋llc諧振轉換器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2554861Y (zh) * 2001-12-05 2003-06-04 周仕祥 高效率低空载损耗交流/直流开关变换器
CN102457193A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 台达电子工业股份有限公司 具有单级转换器的电源供应器
US20150357932A1 (en) * 2012-04-18 2015-12-10 Strategic Patent Management, Llc Efficiency dynamic power converter
CN106100319A (zh) * 2015-05-01 2016-11-09 虹冠电子工业股份有限公司 开关电源及其改进
CN106129968A (zh) * 2016-07-12 2016-11-16 成都芯源系统有限公司 谐振变换器及其过流保护电路和过流保护方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2554861Y (zh) * 2001-12-05 2003-06-04 周仕祥 高效率低空载损耗交流/直流开关变换器
CN102457193A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 台达电子工业股份有限公司 具有单级转换器的电源供应器
US20150357932A1 (en) * 2012-04-18 2015-12-10 Strategic Patent Management, Llc Efficiency dynamic power converter
CN106100319A (zh) * 2015-05-01 2016-11-09 虹冠电子工业股份有限公司 开关电源及其改进
CN106129968A (zh) * 2016-07-12 2016-11-16 成都芯源系统有限公司 谐振变换器及其过流保护电路和过流保护方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111446869A (zh) * 2020-03-12 2020-07-24 苏州浪潮智能科技有限公司 一种基于crps的服务器电源稳压方法及系统
TWI746202B (zh) * 2020-10-06 2021-11-11 龍華科技大學 一種兩段式調變控制機制之全橋llc諧振轉換器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110138222B (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10097077B2 (en) Control method for improving dynamic response of switch power
CN101283325B (zh) 在ccm和dcm下运行的低损耗开关模式功率变换器
JP4725641B2 (ja) 昇降圧型スイッチングレギュレータ
KR101840412B1 (ko) 벅 스위치 모드 파워 컨버터 큰 신호 천이 응답 최적화기
CN101741255B (zh) 具有高于和低于谐振频率的操作模式的谐振切换转换器
CN101183830B (zh) 具有多种操作模式的控制电路的方法和装置
US9543847B2 (en) Switched mode power supply with improved light load efficiency
CN102055332B (zh) 滞后控制降压-升压变换器
KR101264558B1 (ko) 스위칭 레귤레이터 및 그 동작 제어 방법
CN101015112B (zh) 具有自适应切换参数调整的dc-dc转换器
US8787051B2 (en) Method and apparatus for controlling the equivalent resistance of a converter
US9203310B2 (en) Single inductor multi-output (SIMO) conversion device for enlarging load range
CN107959421B (zh) Buck-boost型直流转换器及其控制方法
US9124177B2 (en) Systems and methods of smooth light load operation in a DC/DC converter
US20140292288A1 (en) I+hu 2 +l Average Current Mode (ACM) Control for Switching Power Converters
US20150229212A1 (en) Switching regulator and control method thereof
EP2348623A1 (en) Adaptive power control for hysteretic regulators
JPH10225105A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN104467413A (zh) Dc/dc转换器
CN106464135A (zh) 切换功率级及用于控制所述切换功率级的方法
CN112510980B (zh) 双向dcdc变换器的主动放电方法、装置及存储介质
CN103384117B (zh) 一种变频模式转换器及其调控方法
US20210036613A1 (en) Boost dc-dc converter using dsm, duty controller for boost dc-dc converter, and method for configuring duty controller
CN110138222A (zh) 谐振转换器的控制方法
TWI672899B (zh) 諧振轉換器的控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant