CN111316552B - 电源装置和控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制在LC谐振型变换器(LLC变换器、LCC变换器等)的动作状态发生变化时LC谐振型变换器的输出电压产生大的变动的技术。电源装置具有LC谐振型变换器(10)和控制单元(20)，在输出电流等的变动幅度超过变动幅度阈值的情况下，控制单元(20)中止输出电压反馈控制而开始如下的开环控制：根据LC谐振型变换器(10)的输入电压等求出使LC谐振型变换器(10)的输出电压成为目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对LC谐振型变换器(10)的信号生成电路(11)内的各开关元件进行驱动。

Description

电源装置和控制装置
技术领域
本发明涉及包含LC谐振型变换器的电源装置和用于控制LC谐振型变换器的控制装置。
背景技术
公知有被称为LLC方式DC/DC变换器、LLC谐振变换器等的DC/DC变换器(以下，记作LLC变换器；参照非专利文献1)。
LLC变换器是具有LLC谐振电路、信号生成电路(半桥电路等)以及整流电路的DC/DC变换器，其中，该LLC谐振电路由变压器的漏电感及励磁电感和电容器构成，该信号生成电路生成提供给LLC谐振电路的矩形波状电压信号，该整流电路对变压器的输出进行整流。
在LLC变换器中，为了减小负载变动时的输出电压的变动量，使用输出电压等对开关频率进行反馈控制(例如，参照专利文献1)。但是，在针对LLC变换器的现有控制中，由于LLC变换器具有非线性增益特性，所以根据LLC变换器的输入电压、输出电流、输出电压等的动作状态，在负载变动时输出电压会产生比较大的变动。
另外，在针对具有非线性增益特性的LCC变换器的现有控制中，也同样地根据LCC变换器的输入电压、输出电流、输出电压等的动作状态，在负载变动时输出电压会产生比较大的变动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2003-510001号公报
非专利文献
非专利文献1：平地克也、“LLC方式DC/DCコンバータの回路構成と動作原理”、[online]、2014年5月29日、[2017年9月20日检索]、网站〈URL：http://hirachi.cocolog-nifty.com/kh/files/20140529-3.pdf〉
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供在LLC变换器、LCC变换器等LC谐振型变换器的动作状态发生变化时能够抑制LC谐振型变换器的输出电压产生大的变动的技术。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明的一个方式的电源装置包含：LC谐振型变换器，其具有谐振电路和信号生成电路，该信号生成电路包含至少两个开关元件，并且该信号生成电路根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路；以及控制单元。另外，电源装置的控制单元具有：驱动控制部，其对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动，以从所述信号生成电路输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器的输出电压对所述信号生成电路内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器的输入电压和输出电流以及所述目标电压中的一个以上的信息，求出使所述LC谐振型变换器的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动；以及判定部，其根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为在所述反馈控制中输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态。而且，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态不是所述第1状态的情况下，所述控制单元的所述驱动控制部执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态为所述第1状态的情况下，所述控制单元的所述驱动控制部执行所述开环控制。
即，LLC变换器、LCC变换器等LC谐振型变换器的开关频率/输出电压特性根据输入电压而大幅变化。因此，在根据输出电压和/或输出电压和输出电流的变化速度对LC谐振型变换器的开关频率进行反馈控制的情况下，有时会产生负载变动时的输出电压的变动量变大的输入电压范围。但是，本发明的一个方式的电源装置的控制单元在LC谐振型变换器的动作状态是在反馈控制中输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态的情况下，代替反馈控制而执行“根据所述LC谐振型变换器的输入电压和输出电流以及所述目标电压中的1个以上的信息，来求出使所述LC谐振型变换器的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动的开环控制”。因此，根据本发明的该方式的电源装置，即使在LC谐振型变换器的动作状态出现了在以往的控制中产生较大的输出电压变动的变化的情况下，也能够抑制LC谐振型变换器的输出电压产生较大的变动。
作为上述电源装置的控制单元的判定部，可以采用具体结构/功能不同的各种方式。例如，判定部可以“根据所述LC谐振型变换器的输出电流的指标值的每规定时间的变动量是否超过规定的阈值，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为所述第1状态”，也可以“根据所述LC谐振型变换器的输入电压的指标值和输出电流的指标值，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为所述第1状态”。另外，判定部还可以“根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为如下的第1状态：当执行所述反馈控制时，与执行所述开环控制的情况相比，输出电压产生的变动量变大”。
上述电源装置的控制单元的驱动控制部所执行的开环控制也可以是如下的控制：根据表示LC谐振型变换器的输入电压、输出电流等与使LC谐振型变换器的输出电压成为目标电压的开关频率之间的对应关系的对应关系信息，检索与现状对应的开关频率，按照检索出的开关频率对信号生成电路内的各开关元件进行驱动。
另外，在LC谐振型变换器为LLC变换器的情况下，作为开环控制，也可以采用如下的控制：通过以下的式来求出开关频率f，按照求出的开关频率f对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动。
[数学式1]
Figure BDA0002480355340000031
这里，Vi是所述LLC变换器的输入电压，Vo是所述目标电压，Lm、N分别是所述LLC变换器内的变压器的励磁电感、变压比，Lr是所述谐振电路内的谐振电感，Cr是所述谐振电路内的谐振电容器的电容，fr是所述谐振电路的谐振频率。RL是根据所述LLC变换器的输出电流和所述目标电压求出的所述负载的电阻，G是作为“(f/fr)2”值的近似式而预先确定的、所述LLC变换器的输入电压和输出电流、它们的指标值以及所述目标电压中的至少1个物性值的函数。
另外，也可以使G为输入电压Vi的函数。
本发明的其他方式的控制装置用于对LC谐振型变换器进行控制，该LC谐振型变换器具有谐振电路和信号生成电路，该信号生成电路包含至少两个开关元件，并且该信号生成电路根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路，其中，该控制装置具有：驱动控制部，其对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动，以从所述信号生成电路输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器的输出电压对所述信号生成电路内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器的输入电压和输出电流以及所述目标电压来求出使所述LC谐振型变换器的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动；以及判定部，其根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为在所述反馈控制中输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态。而且，本方式的控制装置的驱动控制部在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态不是所述第1状态的情况下执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态为所述第1状态的情况下执行所述开环控制。
即，该控制装置能够对LC谐振型变换器进行与上述的本发明的一个方式的电源装置的控制单元相同的控制。因此，根据该控制装置也能够无论LC谐振型变换器的输入电压如何，都抑制在负载变动时LC谐振型变换器的输出电压产生大的变动。
发明效果
根据本发明，能够抑制在LC谐振型变换器的动作状态发生变化时LC谐振型变换器的输出电压产生大的变动。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的电源装置的结构例的说明图。
图2A是LLC变换器的结构例的说明图。
图2B是LLC变换器的结构例的说明图。
图2C是LLC变换器的结构例的说明图。
图3是LLC变换器的开关频率/输出电压特性的说明图。
图4A是在输入电压为312V的状态下，在进行现有的反馈控制的LLC变换器中产生负载变动的情况下的输出变动量的说明图。
图4B是在输入电压为180V的状态下，在进行现有的反馈控制的LLC变换器中产生与图3A所示的负载变动相同的负载变动的情况下的输出变动量的说明图。
图5是实施方式的电源装置所具有的控制单元的功能框图。
图6A是在输入电压为312V的状态下，在进行基于控制单元的控制的LLC变换器中产生负载变动的情况下的输出变动量的说明图。
图6B是在输入电压为180V的状态下，在进行基于控制单元的控制的LLC变换器中产生与图5A所示的负载变动相同的负载变动的情况下的输出变动量的说明图。
图7是控制单元的变形例的说明图。
图8是LCC变换器的增益特性的说明图。
图9A是LCC变换器的结构例的说明图。
图9B是LCC变换器的结构例的说明图。
具体实施方式
【应用例】
以下，对本发明的应用例进行说明。本发明例如应用于如图1所示那样的包含LLC变换器10和控制单元20的电源装置。另外，LLC变换器10是LC谐振型变换器的一例。
LLC变换器10是具有信号生成电路11、LLC谐振电路12、变压器13以及整流电路14的DC/DC变换器。LLC变换器10所具有的LLC谐振电路12是由变压器13的励磁电感Lm、谐振电感Lr以及谐振电容器Cr构成的谐振电路。谐振电感Lr可以是变压器13的漏电感，也可以是与变压器13分开设置的电感器的电感，还可以是变压器13的漏电感与电感器的电感的合成电感。另外，谐振电容器Cr也可以与变压器13的初级侧的任意端子连接(参照图2B)。以下，谐振电容器Cr的电容也记作Cr。
信号生成电路11具有多个开关元件，是用于根据输入电压Vi(直流电源E的输出电压)生成矩形波状的电压信号并提供给LLC谐振电路12的电路。这里，矩形波状的电压信号是指占空比为50％的电压信号以及按死区时间、形状(时间变化模式)不同的电压信号。
在图1中示出了由两个开关元件构成的信号生成电路11，但信号生成电路11只要是能够生成矩形波状的电压信号的电路即可。因此，信号生成电路11可以是如图2A所示那样的将4个开关元件全桥连接起来的电路，也可以是如图2B所示那样的由两个开关元件和两个电容器构成的电路。信号生成电路11也可以是具有与各图所示的电路结构不同的电路结构的电路。另外，信号生成电路11内的各开关元件也可以是MOSFET以外的半导体开关元件(IGBT等)。
整流电路14(图1)是对变压器13的输出进行整流并提供给负载RL的电路。该整流电路14只要是能够将交流变换为直流的电路即可。因此，整流电路14可以是如图2C所示那样的将二极管全桥连接起来的电路。另外，整流电路14也可以是如图2A和图2B所示那样的电路，即利用变压器的抽头输出的电路。此外，整流电路14也可以是同步整流型的整流电路(具有几个开关元件的整流电路)。
具有如上述那样的电路结构的LLC变换器10的输出电压Vo为与LLC变换器10(信号生成电路11内的各开关元件)的开关频率对应的值。但是，由于输出电压Vo也根据负载电流(＝输出电流)Io而发生变化，因此当仅通过输出电压Vo对LLC变换器10的开关频率进行反馈控制时，在负载电流发生变动时，输出电压Vo可能产生大的变动。因此，一直以来，使用输出电压Vo和输出电流等电流I的变化速度，对LLC变换器10的开关频率进行反馈控制。具体而言，对LLC变换器10的开关频率进行反馈控制，使得“Vo+k·dI/dt”(k为比例系数)与目标电压之间的偏差为“0”。
当在输入电压Vi几乎不变的环境下使用LLC变换器10的情况下，通过如上述那样对开关频率进行反馈控制，能够在负载变动时不产生大的输出电压变动。
但是，在负载变动时维持输出电压Vo所需的开关频率的校正量根据输入电压Vi而不同。
具体而言，图3示出某一规格的LLC变换器10的各种动作条件下的开关频率/输出电压特性(以下，记作F-V特性)。从图中的各F-V特性可知，在该LLC变换器10中，当在输入电压Vi为180V的状况下负载电流(LLC变换器10的输出电流)Io从10A变化为50A的情况下，如果对开关频率进行5kHz校正(变更)，则能够将输出电压Vo维持为12.5V。但是，当在输入电压Vi为312V的状况下负载电流Io从10A变化为50A的情况下，如果不对开关频率进行更多(22.7kHz)校正，则无法将输出电压Vo维持为12.5V。
这样，在负载变动时维持输出电压Vo所需的开关频率的校正量根据输入电压Vi而不同。因此，在通过输出电压Vo和输出电流Io的变化速度对LLC变换器10的开关频率进行反馈控制的情况下，如图4A、图4B所示，对于相同的负载变动(在图4A、图4B中为“输出电流Io以100A/ms的速度从1A变化到50A”这一负载变动)，出现了输出电压Vo产生的变动量不同这样的现象。
为了在负载变动时不产生如图4B所示那样的大的输出电压变动，本发明的应用例(图1)中的控制单元20构成为进行以下的处理及控制。
控制单元20通常一边进行开关频率的反馈控制，一边反复进行如下的判定处理：根据与LLC变换器10的动作状态相关的信息，判定LLC变换器10的动作状态是否为若继续开关频率的反馈控制则输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态。
另外，控制单元20所进行的开关频率的反馈控制也可以是仅基于输出电压的反馈控制。但是，在基于输出电压Vo和输出电流Io的变化速度的反馈控制中，负载变动时的输出电压变动量变小。因此，优选控制单元20所进行的开关频率的反馈控制是基于输出电压Vo和输出电流Io的变化速度的反馈控制。另外，在判定处理中使用的与LLC变换器10的动作状态相关的信息只要是能够基于此来判定LLC变换器10的动作状态是否为上述第1状态的信息即可。因此，作为与LLC变换器10的动作状态相关的信息，例如可以采用LLC变换器10的输出电流、LLC变换器10的输出电流及输入电压。
控制单元20在判定为LLC变换器10的动作状态为第1状态的情况下，代替反馈控制而执行如下的开环控制：根据LLC变换器10的输入电压Vi及输出电流Io和目标电压Vtgt来求出输出电压Vo成为目标电压Vtgt的开关频率，按照求出的开关频率对LLC变换器10(信号生成电路11)内的各开关元件进行驱动。
在开环控制中难以使输出电压Vo与目标电压Vtgt准确地一致。但是，如果进行开环控制，则与进行不符合现状的反馈控制(不适合该时刻的输入电压Vi等的反馈控制)的情况相比，能够减小输出电压Vo产生的变动量。因此，根据上述那样进行动作的控制单元20，与以往相比能够减小在LLC变换器10的动作状态变化时产生的输出电压变动量。
另外，控制单元20所进行的开环控制也可以是如下的控制：根据表示与使LLC变换器10的输出电压Vo成为目标电压Vtgt的开关频率的对应关系的对应关系信息，检索与现状对应的开关频率，按照检索到的开关频率对信号生成电路内的各开关元件进行驱动。这样的对应关系信息不得不成为大小较大的信息。因此，优选预先将开环控制设为通过数学式(在后面详述)求出开关频率的控制。
【实施方式】
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的电源装置进行详细说明。
图1示出本发明的一个实施方式的电源装置的概略结构。
如图所示，本实施方式的电源装置具有LLC变换器10和控制单元20。
LLC变换器10是具有信号生成电路11、LLC谐振电路12、变压器13以及整流电路14的DC/DC变换器。在LLC变换器10分别设置有用于对LLC变换器10的输入电压Vi、输出电流Io、输出电压Vo进行测量的电压传感器31、电流传感器32以及电压传感器33。如已说明的那样，如果LLC变换器10是具有由变压器13的励磁电感Lm、谐振电感Lr以及谐振电容器Cr构成的LLC谐振电路12的DC/DC变换器，则也可以具有与图1所示的电路结构不同的电路结构(参照图2A～图2C)。
控制单元20是根据传感器31～33的输出(即，输入电压Vi、输出电流Io及输出电压Vo)和目标电压Vtgt来进行LLC变换器10内的各开关元件的接通/断开控制的单元。另外，本实施方式的电源装置的控制单元20是以DC/DC变换器控制用的微控制器为主要构成要素的、将该微控制器内的CPU编程为能够执行后述的控制的单元。但是，控制单元20也可以是其他硬件结构的单元(例如，将CPU、ROM、RAM、栅极驱动器等组合起来而成的单元)。
以下，对基于控制单元20的LLC变换器10的控制内容进行说明。
图5示出控制单元20的功能框图。如图所示，本实施方式的电源装置的控制单元20构成(编程)为作为具有判定部21和驱动控制部22的单元来进行动作。
判定部21是反复进行如下的处理的单元(功能块)：判定每规定时间的输出电流Io的变化量的绝对值(以下，记作输出电流Io的变动幅度)是否为预先设定的变动幅度阈值以下。另外，作为规定时间，例如使用与开关周期相同的时间、数倍于开关周期的时间。另外，作为变动幅度阈值，例如使用未产生负载变动的情况下的LLC变换器10的输出电压的变动幅度的数倍左右的值。
驱动控制部22是如下的单元(功能块)：在由判定部21判定为输出电流Io的变动幅度为变动幅度阈值以下的情况下，进行输出电压反馈控制，否则，进行开环控制。
驱动控制部22所进行的输出电压反馈控制是如下的控制：一边对信号生成电路11内的各开关元件进行驱动以输出矩形波状的电压信号，一边根据输出电压Vo和输出电流Io的变化速度，调整各开关元件的开关频率使得输出电压Vo成为目标电压Vtgt。本实施方式的驱动控制部22所进行的输出电压反馈控制是对开关频率进行调整使得“Vo+k·dIo/dt”(k为比例系数)与目标电压Vtgt之间的偏差为“0”的控制。但是，输出电压反馈控制也可以是其他控制，例如是仅根据输出电压Vo调整开关频率的控制。
驱动控制部22所进行的开环控制是如下控制：按照使输出电压Vo成为目标电压的开关频率(以下，记作目标频率)对信号生成电路11内的各开关元件进行驱动，以从信号生成电路11输出矩形波状的电压信号。
作为为了该开环控制而进行的目标频率的导出处理，可以采用各种处理。
例如，导出处理也可以是如下处理：使用表示目标频率(使输出电压Vo成为目标电压的开关频率)与输出电流Io、输入电压Vi及目标电压Vtgt的组合之间的对应关系的对应关系信息(在与Io、Vi及Vtgt对应的偏移位置存储有目标频率的表等)，来导出目标频率。另外，在目标电压固定的情况下，当然可以代替上述对应关系信息而使用表示目标频率与输出电流Io和输入电压Vi的组合之间的对应关系的信息。
另外，导出处理也可以是根据LLC变换器10的电压增益“Vo/Vi”的近似式即以下的(1)式来计算目标频率f的处理。
[数学式2]
Figure BDA0002480355340000091
另外，(1)式及后述的各式中的S、F为以下的值。
[数学式3]
Figure BDA0002480355340000092
即，S是励磁电感Lm除以谐振电感Lr而得的值，F是利用由谐振电感Lr和谐振电容器Cr的电容Cr决定的谐振频率fr对开关频率f进行归一化后的值。另外，式(1)及后述的各式中的Q是根据变压器13的升压比N、谐振电感Lr、谐振电容器Cr的电容Cr以及负载RL的电阻RL通过下式求出的值。
[数学式4]
Figure BDA0002480355340000101
另外，导出处理也可以是根据以下的(2)式来计算目标频率f的处理。
[数学式5]
Figure BDA0002480355340000102
该(2)式是通过对上述的(1)式进行变形而得到的。
具体而言，当使(1)式变形时，可得到以下的(3)式。
[数学式6]
Figure BDA0002480355340000103
该(3)式是F的6次式。因此，不能用(3)式在代数上求解F(＝f/fr)。但是，如果代替(3)式中的“Q2F2”的F2而使用G(Vi)，则能够将(3)式变形为以下的(4)式、即可在代数上求解F的式。
[数学式7]
Figure BDA0002480355340000104
当将用该(4)式解F的式变换为f的式时，可得到上述的(2)式。而且，G(Vi)是能够预先根据从(1)式求出各种动作条件下的目标频率的结果、各种动作条件下的实验结果而作为样条函数等与目标电压分开求出的。因此，也可以采用根据上述(2)式计算目标频率f的处理来作为导出处理。另外，在根据(2)式计算目标频率f的情况下，只要根据输出电压Vo和输出电流Io来计算RL即可。另外，在目标电压固定的情况下，只要仅准备适合于该目标电压的G(Vi)即可。
以下，对上述各导出处理进行补充。
上述对应关系信息不得不成为大小较大的信息。因此，在采用利用对应关系信息导出目标频率的导出处理的情况下，必须在控制单元20内设置比较大容量的存储装置(通常为闪存ROM等非易失性存储装置)。另外，(1)式是无法在代数上求解f的式。因此，在根据(1)式来计算目标频率f时，不得不使用迭代法，但为了通过迭代法在期望时间内得到目标频率f，需要在控制单元20中搭载高性能的CPU。
另一方面，如果根据(2)式计算目标频率f，则不使用大容量的存储装置或高性能的CPU就能够实现控制单元20。因此，从这样的观点出发，优选导出处理是通过(2)式导出目标频率f的处理。
如以上说明的那样，本实施方式的电源装置的控制单元20在输出电流Io的变动幅度超过变动幅度阈值的期间执行开环控制。因此，在本实施方式的电源装置中，如图6A、图6B所示，无论是在输入电压Vi为312V的状况下输出电流Io以100A/ms的速度从1A变化到50A的情况(图6A)，还是在输入电压Vi为180V的状况下输出电流Io以100A/ms的速度从1A变化到50A的情况(图6B)，都能够使输出电压Vo的变动量为比较小的值。另外，根据本实施方式的电源装置，即使在LLC变换器的动作状态发生了其他变化(目标电压的变化、负载电流的输出)的情况下，也能够抑制LLC变换器的输出电压产生大的变动。
【变形例】
上述实施方式的电源装置能够进行各种变形。例如，判定部21只要能够判定LLC变换器10的动作状态是否为在输出电压反馈控制中输出电压Vo可能产生规定量以上的变动(应抑制的大小的变动)的第1状态即可。因此，也可以将判定部21变形为根据输入电压Vi来判定LLC变换器10的动作状态是否为第1状态的单元(例如，判定输入电压Vi是否处于在输出电压反馈控制中使输出电压Vo产生规定量以上的变动的电压范围内的单元)。另外，如图7所示，也可以将判定部21变形为如下的单元：该单元被输入输入电压Vi和输出电流Io，在输入电压Vi为在输出电压反馈控制中也不使输出电压Vo产生大的变动的电压范围外的电压的状况下，在输出电流Io的变化幅度超过变化幅度阈值的情况下，判定为LLC变换器10动作状态为第1状态。
也可以将G(Vi)设为与Vi不同的物性值(电压、电流)的函数。另外，也可以将G(Vi)设为2个物性值的函数。
也可以使判定部21变形为如下的单元：根据输入电压Vi、输出电流Io以及目标电压Vtgt，判定LLC变换器10的动作状态是否为如下的第1状态：当执行输出电压反馈控制时，与执行开环控制的情况相比，输出电压Vi产生的变动量变大。另外，也可以将控制单元20变形为如下的单元：在变更了目标电压Vtgt的情况下，在进行开环控制直到满足规定条件(例如，经过规定时间、输出电压Vo稳定)之后，开始输出电压反馈控制。另外，也可以使用输入电压Vi的指标值(与Vi具有相关关系的物性值)来代替输入电压Vi，使用输出电流Io的指标值来代替输出电流Io。
另外，如图8所示，LCC变换器也具有非线性的增益特性。因此，如果仅通过反馈控制来控制LCC变换器，则在负载变动时可能产生大的输出电压变动(参照图4B)。如上所述，如果通过反馈控制和开环控制来控制LCC变换器，则能够在负载变动时不产生大的输出电压变动。因此，也可以将实施方式的电源装置变形为具有LCC变换器、例如具有图9A或图9B所示的电路结构的LCC变换器来代替LLC变换器30的装置。
为了能够对本发明的构成要件与实施方式的结构进行对比，以下，带着附图的附图标记记载各独立权利要求的发明的构成要件。
1.一种电源装置，其特征在于，该电源装置包含：
LC谐振型LC变换器(10)，其具有谐振电路(12)和信号生成电路(11)，该信号生成电路(11)包含至少两个开关元件，并且该信号生成电路(11)根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路(12)；以及
控制单元(20)，
所述控制单元(20)具有：
驱动控制部(22)，其对所述信号生成电路(11)内的各开关元件进行驱动，以从所述信号生成电路输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器(10)的输出电压对所述信号生成电路(11)内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器(10)的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器(10)的输入电压和输出电流以及所述目标电压，求出使所述LC谐振型变换器(10)的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路(11)内的各开关元件进行驱动；以及
判定部(21)，其根据与所述LC谐振型变换器(10)的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器(10)的动作状态是否为在所述反馈控制中输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态，
在通过所述判定部(21)判定为所述LC谐振型变换器(10)的动作状态不是所述第1状态的情况下，所述控制单元(20)的所述驱动控制部(22)执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器(10)的动作状态为所述第1状态的情况下，所述控制单元(20)的所述驱动控制部(22)执行所述开环控制。
7.一种控制装置，该控制装置是用于对LC谐振型变换器(10)进行控制的控制装置(20)，该LC谐振型变换器(10)具有谐振电路(12)和信号生成电路(11)，该信号生成电路(11)包含至少2个开关元件，并且该信号生成电路(11)根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路(12)，该控制装置(20)的特征在于，
该控制装置(20)具有：
驱动控制部(22)，其对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动，以从所述信号生成电路(11)输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部(22)能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器(10)的输出电压对所述信号生成电路(11)内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器(10)的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器(10)的输入电压和输出电流以及所述目标电压，求出使所述LC谐振型变换器(10)的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路(11)内的各开关元件进行驱动；以及
判定部(21)，其根据与所述LC谐振型变换器(10)的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器(10)的动作状态是否为当执行所述反馈控制时输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态，
在通过所述判定部(21)判定为所述LC谐振型变换器(10)的动作状态不是所述第1状态的情况下，所述驱动控制部(22)执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器(10)的动作状态为所述第1状态的情况下，所述驱动控制部(22)执行所述开环控制。
标号说明
10：LLC变换器；11：信号生成电路；12：LLC谐振电路；13：变压器；14：整流电路；20：控制单元；21：判定部；22：驱动控制部。

Claims (7)

1.一种电源装置，其特征在于，该电源装置包含：
LC谐振型变换器，其具有谐振电路和信号生成电路，该信号生成电路包含至少两个开关元件，并且该信号生成电路根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路；以及
控制单元，
所述控制单元具有：
驱动控制部，其对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动，使得从所述信号生成电路输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器的输出电压对所述信号生成电路内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器的输入电压和输出电流以及所述目标电压中的一个以上的信息，求出使所述LC谐振型变换器的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动；以及
判定部，其根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为在所述反馈控制中输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态，
在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态不是所述第1状态的情况下，所述控制单元的所述驱动控制部执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态为所述第1状态的情况下，所述控制单元的所述驱动控制部执行所述开环控制。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述判定部根据所述LC谐振型变换器的输出电流的指标值的每规定时间的变动量是否超过规定的阈值，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为所述第1状态。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述判定部根据所述LC谐振型变换器的输入电压的指标值和输出电流的指标值，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为所述第1状态。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述判定部根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为如下的第1状态：当执行所述反馈控制时，与执行所述开环控制的情况相比，输出电压产生的变动量变大。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电源装置，其特征在于，
所述LC谐振型变换器是LLC变换器，
所述驱动控制部所执行的所述开环控制是通过以下的式子求出开关频率f并按照求出的开关频率f对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动的控制，
[数学式1]
这里，Vi是所述LLC变换器的输入电压，Vo是所述目标电压，Lm、Lr、N分别是所述LLC变换器内的变压器的励磁电感、漏电感、变压比，Cr是所述谐振电路内的谐振电容器的电容，fr是所述谐振电路的谐振频率，RL是根据所述LLC变换器的输出电流和所述目标电压求出的负载的电阻，G是作为“(f/fr)2”值的近似式而预先确定的、所述LLC变换器的输入电压和输出电流、它们的指标值以及所述目标电压中的至少1个物性值的函数。
6.根据权利要求5所述的电源装置，其特征在于，
所述G是输入电压Vi的函数。
7.一种控制装置，该控制装置用于对LC谐振型变换器进行控制，该LC谐振型变换器具有谐振电路和信号生成电路，该信号生成电路包含至少两个开关元件，并且该信号生成电路根据输入电压来生成矩形波状的电压信号并提供给所述谐振电路，所述控制装置的特征在于，
该控制装置具有：
驱动控制部，其对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动，使得从所述信号生成电路输出矩形波状的电压信号，并且该驱动控制部能够执行反馈控制和开环控制，在该反馈控制中，使用所述LC谐振型变换器的输出电压对所述信号生成电路内的各开关元件的开关频率进行控制，使得所述LC谐振型变换器的输出电压成为目标电压，在该开环控制中，根据所述LC谐振型变换器的输入电压和输出电流以及所述目标电压中的一个以上的信息，求出使所述LC谐振型变换器的输出电压成为所述目标电压的开关频率，按照求出的开关频率对所述信号生成电路内的各开关元件进行驱动；以及
判定部，其根据与所述LC谐振型变换器的动作状态相关的信息，判定所述LC谐振型变换器的动作状态是否为在执行所述反馈控制时输出电压可能产生规定量以上的变动的第1状态，
在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态不是所述第1状态的情况下，所述驱动控制部执行所述反馈控制，在通过所述判定部判定为所述LC谐振型变换器的动作状态为所述第1状态的情况下，所述驱动控制部执行所述开环控制。
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