CN111211696A - 谐振电路的控制方法、装置、电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐振电路的控制方法、装置、电子设备，涉及谐振电路技术领域。本发明包括以下步骤：设定开关管组的第一控制周期，第一控制周期包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；将输出电压与K值设定为正比例关系，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；接收输出电压，并根据输出电压与K值的设定关系确定对应当前输出电压的K值；根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组。本发明通过控制谐振电路在两种驱动模式下工作，使开关管的工作频率大小不至于在过宽的范围内调整，使谐振电路可以兼容输出电压范围宽和工作频率范围窄。

Description

谐振电路的控制方法、装置、电子设备
技术领域
本发明属于谐振电路技术领域，特别是涉及一种高压输入的谐振电路的控制方法。
背景技术
在开关电源中，谐振电路的高效率和高密度往往应用于大功率场合，谐振电路包括至少两个互补导通的开关管、谐振电感、谐振电容以及变压器，但当输入电压为高压输入甚至超高压输入，谐振电路的开关管及谐振电容需要选择耐压非常大来满足由于高于输入带来的应力问题，以致成本很高。
谐振电路通常是通过控制开关管的工作频率来控制其输出电压的。具体的，频率控制方式，是指谐振电路的控制电路输出对于开关管的驱动信号，而控制各开关管的占空比不变(都为50％)，频率相等，互补导通，并且，根据谐振电压的输出电压大小开调整该驱动信号的频率大小，以改变谐振电路的谐振阻抗，以达到调整输出电压的目的。
当开关管工作在不同的频率下时，谐振电路的输出效率是不同的。而如果需要谐振电路输出电压幅值大小在一个较宽的范围时，则开关管的频率大小也必须在一个较宽的范围内。也就是说，对于谐振电路的现有的频率控制方式，不能兼容输出电压范围宽和工作频率范围窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种谐振电路的控制方法、装置、电子设备，通过控制谐振电路在两种驱动模式下工作，使开关管的工作频率大小不至于在过宽的范围内调整，使谐振电路可以兼容输出电压范围宽和工作频率范围窄，解决了现有的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种谐振电路的控制方法、装置、电子设备，包括：
设定开关管组的第一控制周期，第一控制周期包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
将输出电压与K值设定为正比例关系，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；
接收输出电压，并根据输出电压与K值的设定关系确定对应当前输出电压的K值；
根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组。
可选的，第一驱动模式为第一开关管和第三开关管在第二开关管的非导通时间内交替导通，第二驱动模式为第一开关管和第三开关管共通并与第二开关管互补导通。
可选的，该方法还包括以下步骤：
检测输出电压，将检测信号与基准信号的差值放大后生成反馈信号；
根据反馈信号调整驱动信号组的工作周期大小，以调整输出电压的值等于期望值。
可选的，基准信号设定了输出电压的期望值，反馈信号的大小表征输出电压与期望值之间的差值大小。
可选的，第一驱动模式工作周期的个数、第二驱动模式工作周期的个数均根据输出电压与K值的设定关系设定。
可选的，开关管组包括第一开关管、第二开关管、第三开关管，第一控制周期包括第二开关管的多个工作周期。
可选的，第二驱动模式中第一开关管、第二开关管、第三开关管的工作周期相同。
可选的，第一驱动模式中第二开关管的工作周期与第二驱动模式中各开关管的工作周期相同，第二驱动模式中第一开关管、第三开关管的工作周期为第一驱动模式中第二开关管的工作周期的2倍。
一种谐振电路的控制装置，包括：
被配置为设定开关管组的第一控制周期的装置，第一控制周期包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
被配置为将输出电压与K值设定为反比例关系的装置，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；
被配置为接收输出电压的装置，并根据输出电压与K值的设定关系确定对应当前输出电压的K值；
被配置为根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组的装置。
一种电子设备，应用有如上所述的控制装置。
本发明的实施例具有以下有益效果：
本申请的控制方法，通过设定控制周期T1，使开关管在同一个控制周期内工作在两种不同的驱动模式下。当开关管工作在第一驱动模式时，第一开关管、第三开关管共通并与第二开关管互补导通，当开关管工作在第二驱动模式时，第一开关管、第三开关管在第二开关管的非导通时间内交替导通，在同一个开关管的工作频率(工作周期T2)下，谐振电路在第一种驱动模式下的输出电压要高于在第二种驱动模式下的输出电压。因此，调整K的值，可以调整在控制周期T1中、谐振电路工作在第一驱动模式的时长和第二驱动模式的时长之间的比例，进而调整谐振电路的输出电压。在上述切换驱动模式的控制下，进一步的通过反馈信号调整开关管的工作频率(工作周期T2)大小，使输出电压能够稳定在期望值。本申请通过控制谐振电路在两种驱动模式下工作，使开关管的工作频率大小不至于在过宽的范围内调整，使谐振电路可以兼容输出电压范围宽和工作频率范围窄。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的谐振电路图；
图2为本发明一实施例的控制方法下各开关管的驱动信号图；
图3为本发明一实施例的输出电压Vo与K值函数关系图；
图4为本发明另一实施例的谐振电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
请参阅图1-4所示，在本实施例中提供了一种谐振电路的控制方法，包括以下步骤：
S01：设定开关管组的第一控制周期T1，第一控制周期T1包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
将输出电压Vo与K值设定为正比例关系，即输出电压Vo与K为正向相关，输出电压Vo的值越大K值越大，其中，K值为第二驱动模式工作周期个数值K1与第一驱动模式工作周期个数值K2的比值，即K＝K2:K1；
S02：接收输出电压Vo，并根据输出电压Vo与K值的设定关系确定对应当前输出电压Vo的K值；
S03：根据第一驱动模式工作周期的个数值K1、第二驱动模式工作周期的个数值K2，输出开关管组的驱动信号组。具体的，开关管组包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3，驱动信号组包括第一驱动信号V1、第二驱动信号V2、第三驱动信号V3，根据K1、K2的值，分别输出第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3的第一驱动信号V1、第二驱动信号V2、第三驱动信号V3；
S04：检测输出电压Vo，将检测信号与基准信号的差值放大后生成反馈信号，其中，该基准信号设定了输出电压的期望值，该反馈信号的大小表征输出电压Vo与期望值之间的差值大小；
S05：根据反馈信号调整驱动信号组的工作周期T2大小，以调整输出电压Vo的值等于期望值。
具体的，在本实施例中，如图1所示，该谐振电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、谐振电容Cr、谐振电感Lr、第一二极管D1、第二二极管D2、变压器、整流电路。。
在本实施例的一个方面中，第一驱动模式为第一开关管S1和第三开关管S3在第二开关管S2的非导通时间内交替导通，第二驱动模式为第一开关管S1和第三开关管S3共通并与第二开关管S2互补导通。
在本实施例的一个方面中，第一驱动模式工作周期的个数、第二驱动模式工作周期的个数均根据输出电压Vo与K值的设定关系设定。
在本实施例的一个方面中，第一控制周期T1包括第二开关管S2的多个工作周期T2，在本实施例中设定为N个T2，其中，K1+K2＝N。
在本实施例的一个方面中，第二驱动模式中第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3的工作周期相同。
在本实施例的一个方面中，第一驱动模式中第二开关管S2的工作周期与第二驱动模式中各开关管的工作周期相同，第二驱动模式中第一开关管S1、第三开关管S3的工作周期为第一驱动模式中第二开关管S2的工作周期的2倍。
在本实施例的一个方面中，在步骤S05中，检测谐振电路输出电压Vo，将检测信号与基准信号的差值放大后生成反馈信号，本实施例提供了一种该步骤的实现方式，如图1所示，包括反馈电路，反馈电路的集成运放U1的反相输入端检测输出电压Vo信号，正相输入端连接基准信号Vref，通过集成运放U1以及R1和C4进行差值放大，集成运放U1的输出端的信号为反馈信号。由于谐振电路为隔离电路，因此，在控制电路中需要光电耦合器进行隔离。谐振控制电路设定开关管组的第一控制周期T1，以及K1和K2的值，根据输入端接收到的反馈信号调整开关管的工作频率，根据上述的值输出相应第一驱动信号V1、第二驱动信号V2、第三驱动信号V3，分别驱动第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3。
举例而言，设定开关管组的第一控制周期T1，如图2所示，第一控制周期T1包括8个第二开关管S2的工作周期T2；设定第一控制周期T1中第一驱动模式的工作周期个数K1＝5，第二驱动模式工作周期个数K2＝3；相当于在控制周期T1中，以第二开关管S2的开关周期T2为基数，T1中共有8个开关周期T2，设定了开关管工作在第一驱动模式为5个第二开关管S2的工作周期，开关管工作在第二驱动模式为3个第二开关管S2的工作周期。并且，对谐振电路的控制，以周期T1进行循环控制，使谐振电路在每个控制周期内都工作在两种驱动模式下。
在本实施例的一个方面中，在步骤S01中，设定输出电压Vo与K值之间的关系，其中输出电压Vo与K为反向相关，即Vo的值越大K值越小。其中，输出电压Vo与K值之间可以为函数关系，为单调递减的函数关系。其对应关系可以如图3所示。随着K值的升高，从Ka<Kb<Kc<Kd，Vo对应的值在降低。输出电压Vo在0-V1的区间内对应的K值为Kd，在周期T1内，第二驱动模式所占的工作周期较长，而在Vo在V3-V4的区间内对应的K值为Ka，即在周期T1内，第二驱动模式所占的工作周期较短。
在本实施例中提供了一种谐振控制电路的具体实施例，如图4所示，谐振控制电路包括驱动控制电路、压控振荡器和开关设定电路；所述开关设定电路设定控制周期T1，以及在同一个控制周期内不同的驱动模式下的K1和K2的值，确定好上述3个参数，输出给驱动控制电路。压控振荡器，接收反馈信号，根据反馈信号确定开关管S2的工作周期T2大小，这样，也间接确定了开关管S1和S3的工作周期。而工作周期与工作频率互为倒数。不同的工作周期，对应谐振电路不同的输出电压Vo，通过闭环调整，因此可以调整谐振电路的输出电压Vo等于期望值。
在本实施例中还提供了一种谐振电路的控制装置，该控制装置加载有如上任一方面所述的方法，该控制装置还包括：
被配置为设定开关管组的第一控制周期T1的装置，第一控制周期T1包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
被配置为将输出电压Vo与K值设定为反比例关系的装置，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；
被配置为接收输出电压Vo的装置，并根据输出电压Vo与K值的设定关系确定对应当前输出电压Vo的K值；
被配置为根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组的装置。
一种电子设备，应用有如上所述的控制装置。
上述实施例可以相互结合。
需要注意的是，在本说明书的描述中，诸如“第一”、“第二”等的描述仅仅是用于区分各特征，并没有实际的次序或指向意义，本申请并不以此为限。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种谐振电路的控制方法，其特征在于，包括：
设定开关管组的第一控制周期，第一控制周期包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
将输出电压与K值设定为正比例关系，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；
接收输出电压，并根据输出电压与K值的设定关系确定对应当前输出电压的K值；
根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组。
2.如权利要求1所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，第一驱动模式为第一开关管和第三开关管在第二开关管的非导通时间内交替导通，第二驱动模式为第一开关管和第三开关管共通并与第二开关管互补导通。
3.如权利要求2所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
检测输出电压，将检测信号与基准信号的差值放大后生成反馈信号；
根据反馈信号调整驱动信号组的工作周期大小，以调整输出电压的值等于期望值。
4.如权利要求3所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，基准信号设定了输出电压的期望值，反馈信号的大小表征输出电压与期望值之间的差值大小。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，第一驱动模式工作周期的个数、第二驱动模式工作周期的个数均根据输出电压与K值的设定关系设定。
6.如权利要求1-4任一项所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，开关管组包括第一开关管、第二开关管、第三开关管，第一控制周期包括第二开关管的多个工作周期。
7.如权利要求6所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，第二驱动模式中第一开关管、第二开关管、第三开关管的工作周期相同。
8.如权利要求6所述的一种谐振电路的控制方法，其特征在于，第一驱动模式中第二开关管的工作周期与第二驱动模式中各开关管的工作周期相同，第二驱动模式中第一开关管、第三开关管的工作周期为第一驱动模式中第二开关管的工作周期的2倍。
9.一种谐振电路的控制装置，其特征在于，包括：
被配置为设定开关管组的第一控制周期的装置，第一控制周期包括第一驱动模式工作周期、第二驱动模式工作周期；
被配置为将输出电压与K值设定为反比例关系的装置，其中，K值为第二驱动模式与第一驱动模式工作周期个数的比值；
被配置为接收输出电压的装置，并根据输出电压与K值的设定关系确定对应当前输出电压的K值；
被配置为根据第一驱动模式工作周期的个数值、第二驱动模式工作周期的个数值，输出开关管组的驱动信号组的装置。
10.一种电子设备，其特征在于，该电子设备应用有如权利要求9所述的控制装置。
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