CN110226282B - Llc谐振转换器 - Google Patents

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Abstract

LLC谐振转换器(100)具有：桥电路(10)，其被施加直流的输入电压(Vin)；LLC谐振电路(20)，其与该桥电路(10)连接；变压器(30)，其与该LLC谐振电路(20)连接；整流电路(40)，其与该变压器(30)连接并输出转换后的直流电压；谐振电容器切换电路(50)；桥电路控制部(64)；以及谐振电容器切换控制部(65)。当输入电压(Vin)高于切换电压时，在将工作频率提高至比谐振频率高的频率之后，使开关(Q3)关断。

Description

LLC谐振转换器
技术领域
本发明涉及将直流电压转换为另一直流电压的直流电压转换器(DC-DC转换器)，特别涉及与输入电压对应地利用开关对绝缘型DC-DC转换器的代表电路的一例即LLC谐振转换器的谐振电容器进行切换的控制。
背景技术
图5是示出作为现有的LLC谐振转换器的一例的LLC电流谐振型转换器1的概略结构的电路图。
如该图5所示，LLC电流谐振型转换器1具有：桥电路10，其被施加直流的输入电压Vin；LLC谐振电路20，其与该桥电路10连接；变压器30，其与该LLC谐振电路20连接；以及整流电路40，其与该变压器30连接并输出转换后的直流电压。
桥电路10具有串联连接的开关Q1及开关Q2，通过对该开关Q1及开关Q2的各状态以规定定时按时序进行切换的开关动作，向开关Q1及开关Q2的连接点10a与GND 10b之间输出矩形波状的电压。
LLC谐振电路20具有一端与桥电路10的GND 10b连接的谐振电容器Cr，该LLC谐振电路20与后述的励磁电感Lm和漏电感Lr0005相结合构成谐振电路。
变压器30具有一次侧绕组31和二次侧绕组32，该一次侧绕组31和二次侧绕组32相互绝缘。励磁电感Lm与一次侧绕组31的两端并联地存在，并且，漏电感Lr与一次侧绕组31的一端串联地存在。一次侧绕组31的一端经由漏电感Lr而与开关Q1及开关Q2的连接点10a连接，并且，一次侧绕组31的另一端经由谐振电容器Cr而与桥电路10的GND 10b连接。此外，在二次侧绕组32设置有中间抽头32m。
整流电路40具有：整流元件D1和整流元件D2，该整流元件D1和整流元件D2的阳极侧分别与二次侧绕组32的两端连接；正侧的输出端子42a，其与整流元件D1和整流元件D2的阴极侧同时连接；负侧的输出端子42b，其与二次侧绕组32的中间抽头32m连接；以及电流平滑电容器41，其连接于输出端子对42a、42b之间，并对电流进行平滑化。由此，在输出端子对42a、42b处生成直流的输出电压Vo。
这样的LLC电流谐振型转换器1是能够通过利用1个电容Cr和2个电感Lm和Lr的谐振现象来减少在一次侧和二次侧的半导体元件中产生的开关损耗和噪声的绝缘型DC-DC转换器。此外，由于使用变压器30的漏电感Lr和励磁电感Lm，所以电路结构所需的元件数量较少。
图6是例示LLC电流谐振型转换器1的频率-增益特性的曲线图。
LLC电流谐振型转换器1通过对开关Q1和开关Q2进行PFM(脉冲频率调制)，将输入电压Vin转换为期望的输出电压Vo。此外，LLC电流谐振型转换器1能够通过使PFM的频率发生变化来对输入电压Vin与输出电压Vo的转换比即增益进行控制，即使在输入电压Vin发生了变化的情况下，也能够获得期望的输出电压Vo。在图5所示的LLC电流谐振型转换器1的情况下，具有如下关系：
输出电压Vo＝(输入电压Vin×增益)/变压器匝数比N
的关系。另外，N不限于整数，也可以是1以上或小于1的任意值。此外，如图6所示，设增益为1的谐振频率为fsr、作为最大增益Gainmax的谐振频率为fpr。
从Gainmax到增益1的变动越大(高增益)，这样的LLC谐振转换器越能够以越低的输入电压Vin获得期望的输出电压Vo。
图7是示出将LLC谐振转换器用于电源电路的情况下的结构例的示意图。
在该图7所示的电源电路3中，将施加交流的商用电源CP的PFC(Power FactorCorrection：功率因子校正)2的输出值输入到绝缘DC-DC转换器1A，从绝缘DC-DC转换器1A获得直流的输出电压Vo。另外，在PFC 2与绝缘DC-DC转换器1A之间的2根连接线之间连接有阻塞电容器(block condenser)Cin。本发明的LLC电流谐振型转换器1能够适用于绝缘DC-DC转换器1A。
在这样的电源电路3中，即使在来自商用电源CP的电力供给已停止的情况下，也需要在规定时间(例如20ms，以下称作“保持时间t”)的期间保持输出电压而不使其下降。由阻塞电容器Cin进行这时的电力供给。阻塞电容器Cin的最低电容Cinmin能够根据下式求出。
【数学式1】
Figure BDA0002141347910000021
这里，P、Vc_start、Vin_min的定义如下所述。
P：绝缘DC-DC转换器的最大输出功率
Vc_start：电力供给停止时的Cin充电电压
Vin_min：绝缘DC-DC转换器能够进行动作的最低输入电压
因此，可知最低输入电压Vin_min越低，越能够减小最低电容Cinmin。由于越对绝缘DC-DC转换器1A进行高增益化，越能够减少最低输入电压Vin_min，所以当进行高增益化时，能够在维持保持时间t的状态下实现阻塞电容器Cin的小型化。
图8的(a)是将作为LLC谐振转换器的负载而与输出负载电阻连接的电路表现为从变压器30的一次侧观察时的等效电路的图。图8的(b)是设图8的(a)的并联连接部分为ZL并且用ZL电感与电阻的串联连接形式表现的等效电路1C。另外，Vsq是将桥电路10表现为矩形波电压源时的输出电压，Req通过将变压器二次侧的输出负载电阻转换为一次侧的交流电阻的下式来求出。
这里，图8的(b)的ZL(Re)、ZL(Im)分别表示ZL的实数部、虚数部。
【数学式2】
Figure BDA0002141347910000031
这里，Ro表示输出负载电阻，N表示实际的变压器匝数比(一次：二次)。
另外，谐振频率fsr通过以下的式求出。
【数学式3】
Figure BDA0002141347910000032
此外，谐振频率fpr由图8的(b)的等效电路1C根据以下的式求出。
【数学式4】
Figure BDA0002141347910000033
图9是例示LLC谐振转换器的频率-增益特性和2个动作区域的曲线图。
如该图9所示，LLC谐振转换器的动作被划分为以该LLC谐振转换器的谐振频率fpr为边界的容性区域(左侧)和感性区域(右侧)的2个区域。以下，说明各个区域中的LLC谐振转换器的动作。
<容性区域>
·硬开关(开关损耗大)
·在目标值增益较高的情况下，提高频率
·桥电路中流过贯通电流
<感性区域>
·软开关(开关损耗小)
·在目标值增益较高的情况下，降低频率
·桥电路中不流过贯通电流
即，由于能够通过使LLC谐振转换器在感性区域中进行动作来抑制高频动作时的开关损耗，所以能够实现基于高频动作的变压器小型化。因此，对于LLC谐振转换器而言，以感性区域进行控制的情况一般优点更大。
图10是例示使LLC谐振转换器的谐振电容器Cr发生变化时的频率-增益特性的曲线图。图11是例示使LLC谐振转换器的励磁电感Lm发生变化时的频率-增益特性的曲线图。
励磁电感Lm和谐振电容器Cr是可设计的参数，若要实现高增益，则只要设计成Lm小或者Cr大即可。
但是，如图10和图11所示，产生由于因Lm小而流过大电流引起的损耗增加(效率下降)、因由于Cr大引起的工作频率下降而妨碍变压器小型化这样的课题。相反，由于当设为Lm大、Cr小时，无法获得高增益，所以高频化与高增益化、高效动作与高增益化分别成为折衷的关系。
因此，为了兼顾LLC谐振转换器的高增益化和高效动作，提出了能够通过与输入电压Vin对应地对开关Q3进行导通/断开来使谐振电容器电容发生变化的LLC谐振转换器(例如，参照专利文献1)。
图12是示出能够与专利文献1所公开的LCC谐振转换器同样使谐振电容器电容发生变化的LLC谐振转换器1D的概略结构的电路图。图13是例示LLC谐振转换器1D的频率-增益特性的曲线图。
另外，该LLC谐振转换器1D与图5所示的LLC电流谐振型转换器1的不同点在于：具有串联连接的开关Q3和电容器Crsw的谐振电容器切换电路50与LLC谐振电路20的谐振电容器Cr并联连接。
在稳定时，如图12所示，使开关Q3关断并将电容器Crsw从LLC谐振电路20切断，以设谐振电容器电容为Cr的高频的特性(图13的“Q3断开时”)使LLC谐振转换器1D进行动作。
另一方面，在输入电压Vin的下降时，使开关Q3接通并以设谐振电容器电容为Cr+Crsw的低频的特性(图13的“Q3导通时”)使LLC谐振转换器1D进行动作从而获得较大的增益。
然后，在输入电压Vin的重新上升时，使开关Q3关断并将电容器Crsw再次从LLC谐振电路20切断，以设谐振电容器电容为Cr的高频的特性(图13的“Q3断开时”)再次进行动作。
根据这样的动作，图12所示的LLC谐振转换器1D能够进行采用较大的励磁电感Lm的设计，能够在实现高频化、高效动作的基础上实现高增益化。但是，在实现高频化、高效动作的基础上实现高增益化需要从低频的特性下的动作适当地切换到高频的特性下的动作的控制。
图14是LLC谐振转换器1D从低频的特性转变到高频的特性时的控制例的概略说明图。
在专利文献1所公开的LLC谐振转换器中，进行通过利用与图12相同的电路结构对开关M1(对应于图12的Q3)进行导通/断开来使LLC谐振转换器的功率峰值发生变化的控制。
在将谐振电容器电容切换为较小的值并从低频的特性转变到高频的特性的控制中，通过“当输入电压达到进行切换的电压或者工作频率达到谐振频率fpr时，使切换开关关断”的手段进行。这里，谐振频率fpr是以高频的特性取增益峰值的频率，根据负载发生变化。
但是，在该手段中，在从低频的特性转变到高频的特性时，存在以下的2个课题。
课题1)构成桥电路的开关Q1、Q2被贯通电流、浪涌电压损坏。
课题2)如果不能进行容性区域中的控制，则不能对输出电压Vo进行控制。
课题1)是由于在容性区域中进行动作而产生的。此外，课题2)是由于在感性区域中进行一般的LLC谐振转换器的控制而产生的。
当对课题2)进行说明时，在使切换开关关断时(图14的点1→点2)，如果工作频率维持原样，则高频的特性下的增益更低，所以通过输入电压Vin×增益而获得的输出电压Vo成为期望电压以下。与此相对，在设想了感性区域的通常控制中，为了获得期望的输出电压Vo而使工作频率下降(图14的点2→点3)，其结果，增益进一步下降，输出电压Vo逐渐下降。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2009-514495号公报
发明内容
发明要解决的课题
基于现有技术的这样的课题，本发明的目的在于提供一种能够防止在对谐振电容器电容进行了切换时桥电路的开关被贯通电流、浪涌电压损坏或者无法进行输出电压控制的LLC谐振转换器。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的LLC谐振转换器的特征在于，具有：桥电路，其被施加直流的输入电压，通过开关元件的开关动作输出矩形波状电压；LLC谐振电路，其至少具有第1电容器，被施加所述矩形波状电压而进行谐振；变压器，其具有与该LLC谐振电路连接的一次侧和与该一次侧绝缘的二次侧；整流元件，其使来自该变压器的所述二次侧的输出成为直流的输出电压；平滑电容器，其对来自该整流元件的输出进行平滑化；谐振电容器切换电路，其具有串联连接的切换开关和第2电容器，该切换开关和该第2电容器并联连接于所述第1电容器；输入电压检测电路，其检测所述输入电压；输出电压检测电路，其检测所述输出电压；输出电流检测电路，其检测向负载供给的输出电流；谐振电容器切换控制部，其根据所述输入电压检测电路的输入电压检测结果、所述输出电压检测电路的输出电压检测结果和所述输出电流检测电路的输出电流检测结果中的至少1个，对所述谐振电容器切换电路的所述切换开关的状态进行控制；以及桥电路控制部，其通过脉冲频率调制对所述开关元件的所述开关动作进行控制，并且，以使所述输出电压检测结果成为期望电压的方式对所述开关元件的工作频率进行控制，或者接收来自所述谐振电容器切换控制部的指令而对所述开关元件的工作频率进行控制，当所述输入电压检测结果低于预先设定的切换电压时，所述谐振电容器切换控制部使所述切换开关接通，当所述输入电压检测结果高于所述切换电压时，所述谐振电容器切换控制部对所述桥电路控制部发送将所述工作频率提高至切换频率的指令，然后使所述切换开关关断，所述切换频率是比第1谐振频率高的频率，该第1谐振频率是根据所述输出电压检测结果和所述输出电流检测结果求出的、在所述切换开关断开的情况下使所述LLC谐振电路的增益为最大的谐振频率。
还可以是，当所述输入电压检测结果高于所述切换电压时，所述谐振电容器切换控制部对所述桥电路控制部发送用于暂时停止以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制、并且将所述工作频率提高至切换频率的指令，然后使所述切换开关关断之后，对所述桥电路控制部发送用于重新开始以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制的指令。
更优选的是，所述切换频率是比第2谐振频率高的频率，该第2谐振频率是在所述切换开关断开的情况下使所述LLC谐振电路的增益为1的谐振频率。
此外，需要以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制从暂时停止到重新开始为止的所需时间至少比保持时间短，该保持时间是从所述输入电压的供给停止起能够保持输出的时间。
根据这样的结构的LLC谐振转换器，即使在输入电压较低且输入电压在低频的特性下的动作中上升时，对谐振电容器电容进行切换以转变到高频的特性，桥电路的开关也不会被贯通电流、浪涌电压损坏或者无法进行输出电压控制。此外，通过使从低频的特性转变到高频的特性时的增益差变小而抑制突入电流，还可缓和对桥电路的开关的压力。由此，由于能够在实现LLC谐振转换器的高效动作的基础上实现高增益化，所以能够实现嵌入有该LLC谐振转换器的电源装置等的小型化。
发明效果
根据本发明的LLC谐振转换器，即使在输入电压较低且输入电压在低频的特性下的动作中上升时，对谐振电容器电容进行切换以转变到高频的特性，桥电路的开关也不会被贯通电流、浪涌电压损坏或者无法进行输出电压控制。此外，通过使从低频的特性转变到高频的特性时的增益差变小而抑制突入电流，还可缓和对桥电路的开关的压力。由此，由于能够在实现LLC谐振转换器的高效动作的基础上实现高增益化，所以能够实现嵌入有该LLC谐振转换器的电源装置等的小型化。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的LLC谐振转换器100的主要部分的概略结构的电路图。
图2是示出LLC谐振转换器100的控制部的概略结构的框图。
图3是示出LLC谐振转换器100的控制部中的谐振电容器Cr单独与电容器Crsw的并联连接的切换控制的概略的流程图。
图4是LLC谐振转换器100从低频的特性转变到高频的特性时的控制例的概略说明图。
图5是示出作为现有的LLC谐振转换器的一例的LLC电流谐振型转换器1的概略结构的电路图。
图6是例示LLC电流谐振型转换器1的频率-增益特性的曲线图。
图7是示出将LLC谐振转换器用于电源电路的情况下的结构例的示意图。
图8的(a)是将作为LLC谐振转换器而与输出负载电阻连接的电路表现为从变压器30的一次侧观察时的等效电路的图。图8的(b)是设图8的(a)的并联连接部分为ZL并且用ZL电感与电阻的串联连接形式表现的等效电路1C。
图9是例示LLC谐振转换器的频率-增益特性和2个动作区域的曲线图。
图10是例示使LLC谐振转换器的谐振电容器Cr发生变化时的频率-增益特性的曲线图。
图11是例示使LLC谐振转换器的励磁电感Lm发生变化时的频率-增益特性的曲线图。
图12是示出能够与专利文献1所公开的功率转换器同样使谐振电容器电容发生变化的LLC谐振转换器1D的概略结构的电路图。
图13是例示LLC谐振转换器1D的频率-增益特性的曲线图。
图14是LLC谐振转换器1D从低频的特性转变到高频的特性时的控制例的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<实施方式的概略结构>
图1是示出本发明的一个实施方式的LLC谐振转换器100的主要部分的概略结构的电路图。图2是示出LLC谐振转换器100的控制部的概略结构的框图。
如图1所示，LLC谐振转换器100具有：桥电路10，其被施加直流的输入电压Vin；LLC谐振电路20，其与该桥电路10连接；变压器30，其与该LLC谐振电路20连接；整流电路40，其与该变压器30连接并输出转换后的直流电压；谐振电容器切换电路50；桥电路控制部64；以及谐振电容器切换控制部65。
桥电路10具有串联连接的开关Q1及开关Q2，通过桥电路控制部64的控制以工作频率f按照时序对该开关Q1及开关Q2的各状态进行切换、即进行开关动作，由此，向开关Q1及开关Q2的连接点10a与GND 10b之间输出矩形波状的电压。
另外，也可以替代这样的半桥型，使用全桥型的桥电路。作为开关Q1、Q2，例如可举出场效应晶体管(FET)、IGBT等开关元件，但是不限于此。
LLC谐振电路20具有一端与桥电路10的GND 10b连接的谐振电容器Cr，并且组合后述的励磁电感Lm和漏电感Lr而构成谐振电路。
变压器30具有一次侧绕组31和二次侧绕组32，该一次侧绕组31和二次侧绕组32相互绝缘。变压器30是理想变压器，结合与一次侧绕组31的两端并联连接的励磁电感Lm和与一次侧绕组31的一端串联连接的漏电感Lr来表现实际的变压器的等效电路。一次侧绕组31的一端经由漏电感Lr而与开关Q1及开关Q2的连接点10a连接，并且，一次侧绕组31的另一端经由谐振电容器Cr而与桥电路10的GND 10b连接。此外，在二次侧绕组32设置有中间抽头32m。另外，也可以认为与图5所示的LLC电流谐振型转换器1同样，励磁电感Lm和漏电感Lr包含在变压器30中。
整流电路40具有：整流元件D1和整流元件D2，该整流元件D1和整流元件D2的阳极侧分别与二次侧绕组32的两端连接；正侧的输出端子42a，其与整流元件D1和整流元件D2的阴极侧同时连接；负侧的输出端子42b，其与二次侧绕组32的中间抽头32m连接；以及电流平滑电容器41，其连接在输出端子对42a、42b之间，并对电流进行平滑化。由此，在输出端子对42a、42b之间生成直流的输出电压Vo。另外，整流电路40不限于这样的中心抽头全波整流电路，也可以使用半波整流电路、桥整流电路等。
谐振电容器切换电路50具有串联连接的开关Q3和电容器Crsw，该开关Q3和电容器Crsw与LLC谐振电路20的谐振电容器Cr并联连接。开关Q3根据来自谐振电容器切换控制部65的控制信号进行导通/断开。
另外，作为开关Q3，与开关Q1、Q2同样，可举出例如场效应晶体管(FET)等开关元件，但是不限于此。
此外，如图2所示，作为LLC谐振转换器100的控制部，除了桥电路控制部64和谐振电容器切换控制部65以外，LLC谐振转换器100还具有：输入电压检测电路61，其检测输入电压Vin(参照图1)；输出电压检测电路62，其检测输出电压Vo(参照图1)；以及输出电流检测电路63，其检测向输出负载OL(参照图1)供给的输出电流Io(参照图1)。
桥电路控制部64与输出电压检测电路62连接，根据该输出电压检测电路62对输出电压Vo的检测结果，对分别向开关Q1及开关Q2输出的控制信号的频率(工作频率f)进行控制，对输入电压Vin进行脉冲频率调制。
谐振电容器切换控制部65与输入电压检测电路61、输出电压检测电路62、和输出电流检测电路63连接，根据这些电路对输入电压Vin、输出电压Vo和输出电流Io的各检测结果，输出开关Q3的导通/断开控制信号。
此外，谐振电容器切换控制部65也与桥电路控制部64连接，能够对桥电路控制部64发送指令。
另外，桥电路控制部64和谐振电容器切换控制部65可以构成为1个控制部，例如，也可以在嵌入有LLC谐振转换器100的装置整体用的控制单元中兼作桥电路控制部64和谐振电容器切换控制部65的功能。例如，还能够通过在可进行高速动作的通用CPU等中嵌入适当的程序来实现。
图3是示出LLC谐振转换器100的控制部中的谐振电容器Cr单独与电容器Crsw的并联连接的切换控制的概略的流程图。图4是LLC谐振转换器100从低频的特性转变到高频的特性时的控制例的概略说明图。
谐振电容器切换控制部65根据输入电压检测电路61对输入电压Vin的检测结果，在输入电压Vin低于预先设定的切换电压时，使开关Q3断开以获得尽可能大的增益。由此，LLC谐振转换器100以设谐振电容器电容为Cr+Crsw的低频的特性进行动作。
在该状态下，如图3所示，谐振电容器切换控制部65反复进行(步骤S2中的“否”)输入电压检测电路61对输入电压Vin的检测结果(步骤S1)与切换电压的大小比较(步骤S2)。
当确认到输入电压Vin上升并高于切换电压时(步骤S2中的“是”、图4的点1)，谐振电容器切换控制部65根据输出电压检测电路62和输出电流检测电路63对输出电压Vo和输出电流Io的各检测结果(步骤S3)，通过运算求出在开关Q3断开时(高频的特性)使增益为最大(增益峰值)的谐振频率fpr(步骤S4)。
谐振电容器切换控制部65对桥电路控制部64首先发出使基于输出电压Vo的检测结果的对工作频率的控制暂时停止并且直至达到比谐振频率fpr高的切换频率为止使工作频率f跳频至高频侧而一下子提高的指令。优选的是，发送直到比在开关Q3断开时(高频的特性)增益为1的谐振频率fsr高为止使工作频率f进一步跳频至高频侧而一下子提高的指令(步骤S5、图4的点1→点2)。
然后，谐振电容器切换控制部65使开关Q3关断(步骤S6、图4的点2→点3)，接着，对桥电路控制部64发送使基于输出电压Vo的检测结果的稳定时的对工作频率的控制重新开始的指令(步骤S7)。由此，LLC谐振转换器100恢复成以设谐振电容器电容仅为Cr的高频的特性高效地进行动作，工作频率f下降到低频侧(图4的点3→点4)。
另外，在桥电路控制部64中，在从基于输出电压Vo的检测结果的对工作频率的控制暂时停止起到重新开始为止的期间，将工作频率f提高到高频侧而使增益下降，因此，无法通过单个LLC谐振转换器100获得期望的输出电压Vo。因此，需要考虑根据与桥电路10的输入侧连接的阻塞电容器Cin的电容等而求出的保持时间t(参照图7的说明)，将从基于输出电压Vo的检测结果的对工作频率的控制的暂时停止到重新开始为止的所需时间确定为至少比保持时间t短。
本发明能够在不脱离其主旨或主要特征的情况下，以其他各种形式实施。因此，上述实施方式在所有方面只是单纯的例示，不应该进行限定性的解释。本发明的范围通过权利要求书示出，不受说明书正文的任何约束。并且，属于权利要求书的同等范围的变形和变更全部属于本发明的范围内。
本申请请求基于在日本于2017年3月31日申请的特愿2017-071185号的优先权。其内容通过在此提及而被并入到本申请中。此外，本说明书所引用的文献通过在此提及而将其全部内容具体并入。
产业上的可利用性
本发明不限于上述所说明的开关电源，例如还适用于逆变器、无线电力传输的技术等。
标号说明
1：LLC电流谐振型转换器；1A：绝缘DC-DC转换器；1B：等效电路；1C：等效电路；1D：LLC谐振转换器；2：PFC；3：电源电路；10：桥电路；20：LLC谐振电路；30：变压器；31：一次侧绕组；32：二次侧绕组；40：整流电路；41：电流平滑电容器；50：谐振电容器切换电路；61：输入电压检测电路；62：输出电压检测电路；63：输出电流检测电路；64：桥电路控制部；65：谐振电容器切换控制部；100LLC谐振转换器；CP：商用电源；Cr：谐振电容器(第1电容器)；Crsw电容器(第2电容器)；D1：整流元件；D2：整流元件；f：工作频率；fpr：谐振频率(第1谐振频率)；fsr：谐振频率(第2谐振频率)；Io：输出电流；Lm：励磁电感；Lr：漏电感；OL：输出负载；Q1：开关；Q2：开关；Q3：开关(切换开关)；t：保持时间；Vin：输入电压；Vo：输出电压。

Claims (4)

1.一种LLC谐振转换器，其特征在于，具有：
桥电路，其被施加直流的输入电压，通过开关元件的开关动作输出矩形波状电压；
LLC谐振电路，其至少具有第1电容器，被施加所述矩形波状电压而进行谐振；
变压器，其具有与该LLC谐振电路连接的一次侧和与该一次侧绝缘的二次侧；
整流元件，其使来自该变压器的所述二次侧的输出成为直流的输出电压；
平滑电容器，其对来自该整流元件的输出进行平滑化；
谐振电容器切换电路，其具有串联连接的切换开关和第2电容器，该切换开关和该第2电容器并联连接于所述第1电容器；
输入电压检测电路，其检测所述输入电压；
输出电压检测电路，其检测所述输出电压；
输出电流检测电路，其检测向负载供给的输出电流；
谐振电容器切换控制部，其根据所述输入电压检测电路的输入电压检测结果、所述输出电压检测电路的输出电压检测结果和所述输出电流检测电路的输出电流检测结果中的至少1个，对所述谐振电容器切换电路的所述切换开关的状态进行控制；以及
桥电路控制部，其通过脉冲频率调制对所述开关元件的所述开关动作进行控制，并且，以使所述输出电压检测结果成为期望电压的方式对所述开关元件的工作频率进行控制，或者接收来自所述谐振电容器切换控制部的指令而对所述开关元件的工作频率进行控制，
当所述输入电压检测结果低于预先设定的切换电压时，所述谐振电容器切换控制部使所述切换开关接通，
当所述输入电压检测结果高于所述切换电压时，所述谐振电容器切换控制部对所述桥电路控制部发送将所述工作频率提高至切换频率的指令，然后使所述切换开关关断，
所述切换频率是比第1谐振频率高的频率，该第1谐振频率是根据所述输出电压检测结果和所述输出电流检测结果求出的、在所述切换开关断开的情况下使所述LLC谐振电路的增益达到最大的谐振频率，
当所述输入电压检测结果高于所述切换电压时，所述谐振电容器切换控制部对所述桥电路控制部发送用于暂时停止以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制、并且将所述工作频率提高至切换频率的指令，然后使所述切换开关关断之后，对所述桥电路控制部发送用于重新开始以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制的指令。
2.根据权利要求1所述的LLC谐振转换器，其特征在于，
所述切换频率是比第2谐振频率高的频率，该第2谐振频率是在所述切换开关断开的情况下使所述LLC谐振电路的增益为1的谐振频率。
3.根据权利要求1所述的LLC谐振转换器，其特征在于，
以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制从暂时停止到重新开始为止的所需时间至少比保持时间短，该保持时间是从所述输入电压的供给停止起能够保持输出的时间。
4.根据权利要求2所述的LLC谐振转换器，其特征在于，
以使所述输出电压检测结果成为所述期望电压的方式进行的对所述工作频率的控制从暂时停止到重新开始为止的所需时间至少比保持时间短，该保持时间是从所述输入电压的供给停止起能够保持输出的时间。
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