CN111384848A - 电源变换器启动控制方法、装置和电源变换器启动系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电源变换器启动控制方法、装置和电源变换器启动系统，该方法包括：输出脉宽调制信号至电源变换器，脉宽调制信号用于驱动电源变换器的功率管；获取电源变换器的工作频率；当电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以降低电源变换器的工作频率。在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电源变换技术领域，特别是涉及一种电源变换器启动控制方法、装置和电源变换器启动系统。
背景技术
随着科技的发展和社会的不断进步，各种类型的电子设备在人们日常工作和生活中的使用也越来越广泛。目前大多的电子设备都只有电源变换器，通过电源变换器对接入电子设备的电压或电流进行转换，得到适合不同电路模块供电的输出电源，实现对电子设备不同电路模块的供电。
传统的电源变换器启动方式是先变脉宽再进行调频切换，这种启动方式虽然能够使电源变换器启动，但是在启动过程中，变脉宽到调频的切换点容易产生硬件过流故障，若故障保护不及时则容易炸坏电路板，造成极大的安全隐患。传统的电源变换器启动方式存在控制可靠性低的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对传统的电源变换器启动方式控制可靠性低的问题，提供一种可提高控制可靠性的电源变换器启动控制方法、装置和电源变换器启动系统。
一种电源变换器启动控制方法，包括：
输出脉宽调制信号至电源变换器，所述脉宽调制信号用于驱动所述电源变换器的功率管；
获取所述电源变换器的工作频率；
当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率。
上述电源变换器启动控制方法，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
在其中一个实施例中，所述设定工作频率包括第一设定频率和第二设定频率，所述当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率，包括：
当所述电源变换器的工作频率大于所述第一设定频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以使所述电源变换器的工作频率在所述第一设定频率和所述第二设定频率之间；其中，所述第一设定频率大于所述第二设定频率。
在其中一个实施例中，所述逐步降低所述脉宽调制信号的频率，包括：通过PID调节控制使所述脉宽调制信号的频率逐步变小。
在其中一个实施例中，所述通过PID调节控制使所述脉宽调制信号的频率逐步变小，包括：根据设定的更新速率更新PID限幅值和/或寄存器值，以使所述脉宽调制信号的频率逐步变小且占空比保持不变。
在其中一个实施例中，所述获取所述电源变换器的工作频率之后，还包括：
当所述电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率时，获取所述电源变换器的输出电压；
当所述输出电压未达到设定输出电压时，根据所述输出电压和所述设定输出电压的差值，调节所述脉宽调制信号的脉宽变化频率，直至所述输出电压达到设定输出电压。
在其中一个实施例中，所述获取所述电源变换器的输出电压之后，还包括：
当所述输出电压达到设定输出电压时，控制所述电源变换器进行同步整流。
在其中一个实施例中，若所述电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率，所述获取所述电源变换器的输出电压之前，还包括：
检测电源变换器是否出现故障；
当未检测到故障时，进行所述获取所述电源变换器的输出电压的步骤。
一种电源变换器启动控制装置，包括：
信号输出模块，用于输出脉宽调制信号至电源变换器，所述脉宽调制信号用于驱动所述电源变换器的功率管；
频率检测模块，用于获取所述电源变换器的工作频率；
频率调节模块，用于当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率。
上述电源变换器启动控制装置，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
一种电源变换器启动系统，包括电源变换器、驱动调节装置和控制器，所述控制器连接所述驱动调节装置，所述驱动调节装置连接所述电源变换器，所述控制器用于根据上述的方法进行电源变换器启动控制。
上述电源变换器启动系统，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
在其中一个实施例中，电源变换器启动系统还包括采样电路，所述采样电路连接所述控制器和所述电源变换器。
在其中一个实施例中，所述电源变换器包括第一转换电路、变压器和第二转换电路，所述驱动调节装置包括第一驱动调节电路和第二驱动调节电路，所述变压器的初级绕组连接所述第一转换电路，所述变压器的次级绕组连接所述第二转换电路，所述第一驱动调节电路连接所述控制器和所述第一转换电路，所述第二驱动调节电路连接所述控制器和所述第二转换电路。
附图说明
图1为一实施例中电源变换器启动控制方法的流程图；
图2为另一实施例中电源变换器启动控制方法的流程图；
图3为一实施例中电源变换器启动控制装置的结构框图；
图4为另一实施例中电源变换器启动控制装置的结构框图；
图5为一实施例中电源变换器启动系统的结构框图；
图6为另一实施例中电源变换器启动系统的结构框图；
图7为一实施例中电源变换器启动系统的原理图；
图8为一实施例中互补PWM波示意图；
图9为一实施例中单个PWM波的调节示意图；
图10为一实施例中PID调节不同变量的启动示意图；
图11为一实施例中电源变换器调频启动的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，提供了一种电源变换器启动控制方法，适用于LLC调频变换器的变频启动，如图1所示，该方法包括：
步骤S110：输出脉宽调制信号至电源变换器。
脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号用于驱动电源变换器的功率管。其中，可通过控制器连接驱动调节装置，驱动调节装置连接电源变换器中的功率管，控制器在上电初始化完成后，启动电源变换器并禁止同步整流，控制器通过驱动调节装置输出脉宽调制信号至电源变换器对功率管进行驱动控制。具体地，驱动调节装置输出互补PWM波至对应的功率管，控制功率管的通断，从而控制电源变换器工作。PWM波的频率并不唯一，具体可输出高频PWM波输出驱动功率管，高频PWM波不会在电源变换器主回路上电连通瞬间产生大电流，可以有效避免故障产生。高频PWM波可以是300kHz-700kHz范围的PWM波，例如，高频PWM波可选择500kHz的PWM波。此外，控制器的类型也不是唯一的，本实施例中，控制器具体可选择微控制器。
步骤S120：获取电源变换器的工作频率。
在驱动调节装置输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管后，可通过示波器测量电源变换器的工作频率，示波器将测量得到的工作频率发送至控制器，用作后续对电源变换器进行时域变频启动控制。
步骤S130：当电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以降低电源变换器的工作频率。
其中，设定工作频率与电源变换器的电路结构相关，可以是预先根据电源变换器的结构确定设定工作频率进行保存，控制器在接收到示波器测量的工作频率后，对比设定工作频率和测量得到的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以降低电源变换器的工作频率。
具体地，控制器进行降频控制的方式不是唯一的，控制器对脉宽调制信号进行降频的幅度也可根据实际情况选择，且每次降频的幅度可相同也可不同。通过逐步降低脉宽调制信号的频率，在每次循环中强制降低工作频率的范围，从而使工作频率强制下降，避免在高频PWM波驱动功率管时造成功率管发热而引发故障。逐步降低脉宽调制信号的频率的方式也不是唯一的，以通过PID(Proportion Integral Derivative,比例-积分-微分)调节方式进行时域调频控制为例，可以是修改设置控制器的内部寄存器值，也可以是不断修改更新PID的限幅值，还可以是同时从两个方面来进行调频控制，保证能够强制降低电源变换器的工作频率。
上述电源变换器启动控制方法，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
在一个实施例中，设定工作频率包括第一设定频率和第二设定频率，步骤S130包括：当电源变换器的工作频率大于第一设定频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以使电源变换器的工作频率在第一设定频率和第二设定频率之间；其中，第一设定频率大于第二设定频率。
具体地，以LLC电源变换器为例，在进行LLC电源变换器的电路设计时，就确定了LLC电源变换器的第一谐振频率和第二谐振频率，电路设计好后这些都是固定的。可根据LLC电源变换器的电路结构利用公式计算得到电源变换器的第一谐振频率和第二谐振频率，分别作为第一设定频率f1和第二设定频率f2进行保存。LLC电源变换器有3种正常工作状态，分别是工作频率大于第一设定频率f1、工作频率等于第一设定频率f1和工作频率大于第二设定频率f2并小于第一设定频率f1，LLC电源变换器工作在第一设定频率f1和第二设定频率f2之间，能够实现零电压开通和零电流关断，能够有效提高电源变换器效率，发挥LLC电源变换器的优势。而LLC电源变换器未工作在第一设定频率f1和第二设定频率f2之间时，为了实现零电压开通和零电流关断，需要额外增加电路调节器件，增加硬件成本。
当检测到电源变换器的工作频率大于第一设定频率f1时，则进行时域调频控制，逐步降低脉宽调制信号的频率，从而强制降低电源变换器的工作频率，避免在启动电源变换器时，因驱动的PWM波的频率很高而造成功率管发热严重。同时，通过降低电源变换器的工作频率使电源变换器工作在第一谐振频率和第二谐振频率之间，无需额外增加电路调节器件便可实现零电压开通、零电流关断，能够有效提高电源变换器的效率。
在一个实施例中，步骤S130中逐步降低脉宽调制信号的频率，包括：通过PID调节控制使脉宽调制信号的频率逐步变小。控制器采用PID调节调节方式逐渐减小脉宽调制信号的频率，控制简便可靠。具体地，在本实施例中，通过PID调节控制使脉宽调制信号的频率逐步变小，包括：根据设定的更新速率更新PID限幅值和/或寄存器值，以使脉宽调制信号的频率逐步变小且占空比保持不变。
其中，更新速率可根据实际需求进行选择并预先保存，控制器按照保存的更新速率循环更新PID限幅值和/或内部寄存器值，从而进行PWM波降频调节，以强制降低电源变换器的工作频率。具体地，控制器每次更新PID限幅值和内部寄存器值，使PWM波频率逐渐变小，且占空比保持50％不变。在降频调节时保持占空比不变，方便进行PWM波调节，确保输出的互补PWM波能正常驱动功率管，避免发生故障。
在一个实施例中，如图2所示，步骤S120之后，当电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率时，该方法还包括步骤S150和步骤S160。
步骤S150：获取电源变换器的输出电压。具体地，可通过采样电路对电源变换器的输出电压进行检测，并将检测到的输出电压发送至控制器。
步骤S160：当输出电压未达到设定输出电压时，根据输出电压和设定输出电压的差值，调节脉宽调制信号的脉宽变化频率，直至输出电压达到设定输出电压。
控制器可预先设置电源变换器的设定输出电压，在接收到采样电路检测得到的电源变换器的输出电压之后，将设定输出电压与采集的输出电压进行比较，如果输出电压还未达到设定输出电压，则根据输出电压和设定输出电压的差值，对脉宽调制信号的脉宽变化频率进行调节，直至输出电压达到设定输出电压。可以理解，当输出电压达到设定输出电压之后，则控制器可控制电源变换器开启同步整流功能。
具体地，可预先建立输出电压和设定输出电压的差值，与脉宽变化频率之间的对应关系，两者的对应关系可以是线性关系，也可以是非线性关系。控制器在计算得到输出电压和设定输出电压的差值之后，根据保存的对应关系对脉宽调制信号的脉宽变化频率进行调节，例如，若输出电压和设定输出电压的差值大，则增大脉宽变化频率，可以拉高输出电压值，减小启动时间；反之，则减小脉宽变化频率。
本实施例中，根据输出电压和设定输出电压的差值，调节脉宽调制信号的脉宽变化频率，可使得电源变换器启动时的输出电压曲线变化更加平滑，提高了电源变换器的启动可靠性。
进一步地，在一个实施例中，步骤S150之后，该方法还包括步骤S170。
步骤S170：当输出电压达到设定输出电压时，控制电源变换器进行同步整流。
具体地，在电源变换器的输出电压达到设定输出电压时，控制器通过驱动调节装置控制电源变换器开启同步整流功能，电源变换器在接入外部直流电压转换成交流电的同时，还将交流电整流得到直流输出电压并输出。
此外，在电源变换器进行同步整流之后，还可通过采样电路采集电源变换器的输入电压，控制器根据采集的输入电压与参考输入电压的关系进行电源变换器的运行逻辑控制。具体地，控制器将输入电压用来作为判断条件之一,来决定什么条件下开启或关闭同步整流。例如,控制器可在输入电压大于参考输入电压时控制电源变换器开启同步整流,在输入电压低于参考输入电压时关闭同步整流。
在一个实施例中，继续参照图2，若电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率，步骤S150之前，该方法还包括步骤S140。
步骤S140：检测电源变换器是否出现故障。当未检测到故障时，进行步骤S150。
检测电源变换器是否出现故障的方式并不是唯一的，具体地，同样可通过采样电路检测电源变换器的输出电压，并将检测得到的输出电压发送至控制器。控制器可将采集的输出电压与设定输出电压进行比较，当采集的输出电压与设定输出电压的差值超过设定差值阈值时，则可认为电源变换器出现故障；反之则没有出现故障。当未检测到故障时，进行步骤S150。如果检测到故障，控制器可启动故障处理逻辑，切断电源变换器输出，避免造成安全事故。当故障消除后，则重新启动流程，进行上电初始化并禁止电源变换器同步整流后，进入步骤S110。
在一个实施例中，还提供了一种电源变换器启动控制装置，适用于LLC调频变换器的变频启动，如图3所示，该装置包括信号输出模块110、频率检测模块120和频率调节模块130。信号输出模块110用于输出脉宽调制信号至电源变换器，脉宽调制信号用于驱动电源变换器的功率管。频率检测模块120用于获取电源变换器的工作频率。频率调节模块130用于当电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以降低电源变换器的工作频率。
在一个实施例中，设定工作频率包括第一设定频率和第二设定频率，频率调节模块130在电源变换器的工作频率大于第一设定频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率，以使电源变换器的工作频率在第一设定频率和第二设定频率之间；其中，第一设定频率大于第二设定频率。
在一个实施例中，频率调节模块130通过PID调节控制使脉宽调制信号的频率逐步变小。
在一个实施例中，频率调节模块130根据设定的更新速率更新PID限幅值和/或寄存器值，以使脉宽调制信号的频率逐步变小且占空比保持不变。
在一个实施例中，如图4所示，电源变换器启动控制装置还包括电压调节模块150。电压调节模块150用于在频率检测模块120获取电源变换器的工作频率之后，当电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率时，获取电源变换器的输出电压；当输出电压未达到设定输出电压时，根据输出电压和设定输出电压的差值，调节脉宽调制信号的脉宽变化频率，直至输出电压达到设定输出电压。
进一步地，在一个实施例中，电压调节模块150还在输出电压达到设定输出电压时，控制电源变换器进行同步整流。
在一个实施例中，电源变换器启动控制装置还包括故障检测模块140。故障检测模块140用于在电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率后，电压调节模块150获取电源变换器的输出电压之前，检测电源变换器是否出现故障；当未检测到故障时，控制电压调节模块150获取电源变换器的输出电压。此外，如果检测到故障，故障检测模块140还可用于切断电源变换器输出，避免造成安全事故。
关于电源变换器启动控制装置的具体限定可以参见上文中对于电源变换器启动控制方法的限定，在此不再赘述。上述电源变换器启动控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
上述电源变换器启动控制装置，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
在一个实施例中，还提供了一种电源变换器启动系统，如图5所示，包括控制器210、驱动调节装置220和电源变换器230，控制器210连接驱动调节装置220，驱动调节装置220连接电源变换器230，控制器210用于根据上述方法进行电源变换器启动控制。此外，电源变换器启动系统还包括连接控制器210的示波器。
在一个实施例中，如图6所示，电源变换器启动系统还包括采样电路240，采样电路240连接控制器210和电源变换器230。
具体地，在一个实施例中，如图7所示，电源变换器230包括第一转换电路232、变压器T和第二转换电路234，驱动调节装置220包括第一驱动调节电路222和第二驱动调节电路224，变压器T的初级绕组连接第一转换电路232，变压器T的次级绕组连接第二转换电路234，第一驱动调节电路222连接控制器210和第一转换电路232，第二驱动调节电路224连接控制器210和第二转换电路234。本实施例中，控制器210采用微控制器212。
其中，第一转换电路232包括功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3、功率管Q4和电容C，功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3和功率管Q4的控制端均连接第一驱动调节电路222，功率管Q1的第一端和功率管Q3的第一端连接输入正极Vin+，功率管Q1的第二端连接功率管Q2的第一端，以及变压器T的初级绕组的一端，功率管Q3的第二端连接功率管Q4的第一端，并通过电容C连接变压器T的初级绕组的另一端。功率管Q2的第二端以及功率管Q4的第二端连接输入负极Vin-。采样电路240连接输入正极Vin+和输入正极Vin+。
其中，功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3、功率管Q4具体可以是三极管或MOS管，本实施例中，功率管Q1、功率管Q2、功率管Q3、功率管Q4均为MOS管。微控制器212通过第一驱动调节电路222输出互补的PWM波至第一转换电路232中对应的功率管，并根据示波器采集的工作频率对PWM波进行降频调节，以降低电源变换器的工作频率。第一转换电路232中各功率管根据控制端接收的PWM波进行通断切换，从而第一转换电路232对接入的直流电进行转换得到交流电输送至变压器T。
第二转换电路234包括功率管Q5、功率管Q6、功率管Q7和功率管Q8，功率管Q5、功率管Q6、功率管Q7和功率管Q8的控制端均连接第二驱动调节电路224，功率管Q5的第一端和功率管Q7的第一端连接输出正极Vout+，功率管Q5的第二端连接功率管Q6的第一端，以及变压器T的次级绕组的一端，功率管Q7的第二端连接功率管Q8的第一端，以及变压器T的次级绕组的另一端，功率管Q6的第二端和功率管Q8的第二端连接输出负极Vout-。采样电路240连接输出正极Vout+和输出负极Vout-。
其中，功率管Q5、功率管Q6、功率管Q7和功率管Q8具体可以是三极管或MOS管，本实施例中，功率管Q5、功率管Q6、功率管Q7和功率管Q8均为MOS管。微控制器212在采样电路240采集的输出电压达到设定输出电压后，通过控制第二驱动调节电路224输出PWM信号驱动第二转换电路234中对应的功率管，使得第二转换电路234对变压器T的次级绕组输出的交流电进行同步整理，得到直流电压输出。
上述电源变换器启动系统，在输出脉宽调制信号驱动电源变换器的功率管之后，监测电源变换器的工作频率，在电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低脉宽调制信号的频率以降低电源变换器的工作频率，采用时域变频方式启动电源变换器，启动过程无需进行切换，且不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器启动的控制可靠性。
为便于更好地理解上述电源变换器启动控制方法、装置和电源变换器启动系统，下面以LLC调频变换器的变频启动控制为例进行详细解释说明。
传统的调频LLC电源变换器的启动方式是先变脉宽再进行调频切换，这样的启动方式虽然能够使LLC电源变换器启动，但存在以下缺点：
①在启动过程中，变脉宽到调频的切换点容易产生硬件过流故障，当故障保护不及时时容易炸坏电路板，造成极大的安全隐患；
②需要设置切换条件，条件设置不合适，电源变换器难以启动，这就意味着需要花费大量时间精力来调试寻找合适的条件，增加了项目周期；
③启动时的输出电压建立曲线变化不平滑。
基于此，本申请提供了一种时域变频启动控制方案，通过采用时域变频的启动控制方式，能够有效解决LLC变频电源变换器启动过程中出现故障而烧坏电路板、输出电压曲线不平滑等问题，而且能够减小电源板的启动调试时间，减小项目周期。
如图7所示，电源变换器启动系统包括微控制器212、第一驱动调节电路222、第二驱动调节电路224、电源变换器和采样电路240，电源变换器包括第一转换电路232、变压器T和第二转换电路234。微控制器212输出PWM波，经第一驱动调节电路222、第二驱动调节电路224来控制电源变换器中功率管工作。
如图8所示，微控制器212输出互补PWM波，其中DB是死区时间，是不变化的，PWM波的频率是不断变化的。在LLC电源变换器启动过程中，首先微控制器212会输出高频PWM波(如500kHz的PWM波)，在启动瞬间输出高频PWM波，不会造成LLC电源变换器出现故障，不会烧坏电路板。之后进入时域调频控制环节,根据需要进行调试选择合适的幅值进行降频。PWM波的变换过程如图8所示，p1至p3频率逐渐变小，但占空比不变都是50％。
如图9所示为单个PWM波在调频控制时的变化示意图，举例说明，在时间ta时，PWM波频率是fa，其对应的脉宽为h，在时间tb时PWM波的频率fa变为频率fb，脉宽增大了dh。
图10所示为PID调节不同变量的启动示意图，a、b分别为不同变量调节时的启动曲线图，曲线a在时间ta时输出电压达到设定输出电压Vset，曲线b在时间tb时达到设定输出电压Vset。影响启动曲线的因素主要有：PID参数、PID限幅值和dh/dt的大小，其中，dh/dt(即脉宽调制信号的脉宽变化频率)用来衡量PWM波变化过程中，脉宽h的变化快慢，当dh/dt变化很大时，图10中启动曲线就变得很陡，否则就会变得平缓。
不同的负载对于电源变换器的输出电压建立有不同的要求，当输出电压建立较快或较慢就可能会引起负载出现故障，可根据实际需要选择合适的PID参数，以及在更新PID限幅值时选择合适的更新速率。此外，dh/dt与输出电压和设定输出电压的差值关联，两者之间可以设置成线性关系，也可以设置成非线性关系。
如图11为LLC调频变换器变频启动的程序流程图，首先LLC电源变换器上电瞬间进行初始化工作，比如采样电路240的偏置校准、配置PWM寄存器、ADC寄存器等等。微控制器212按照初始化逻辑确定电源变换器能够正常工作后，输出互补PWM波至对应的功率管，开始启动电源变换器并禁止同步整流。因为在启动中就进行同步整流会出现故障，严重时会炸坏功率管，烧坏电源变换器。如图7所示，功率管Q1和功率管Q4使用相同的PWM波驱动，功率管Q2和功率管Q3使用相同的PWM波驱动；功率管Q1和功率管Q2使用互补的PWM波驱动.如图8所示，PWM波驱动之间有死区DB，死区时间保持一直不变。同样的，功率管Q3和功率管Q4使用互补的带死区的PWM波驱动。
微控制器212控制第一驱动调节电路222输出高频PWM波，选择高频PWM波进行驱动，不会在电源变换器主回路上电连通瞬间产生大电流，可以有效避免故障产生。但是高频PWM波启动后，不进行强制降频单纯依靠PID调节输出的话，输出电压依然可以达到设定电压值，但此时驱动PWM波的频率很高，造成功率管发热极其严重，不符合LLC电源变换器的电路特性等等缺点，故需要软件强制降低其工作频率。
具体地，LLC电源变换器电路的工作频率在第一谐振频率和第二谐振频率之间将会完全进入断续模式，此时能够实现零电压开通、零电流关断，能够有效提高电源变换器效率，发挥LLC电源变换器电路的优势。其中，电源变换器设计好后第一谐振频率和第二谐振频率都是固定的，可根据LLC电源变换器的结构利用公式计算所得。LLC电源变换器有3种正常工作状态，分别是工作频率大于第一谐振频率、工作频率等于第一谐振频率以及工作频率大于第二谐振频率并小于第一谐振频率，但是LLC电源变换器工作在第一谐振频率和第二谐振频率之间能够实现零电压开通和零电流关断，LLC电源变换器效率高。
将第一谐振频率和第二谐振频率分别作为第一设定频率f1和第二设定频率f2，在电路工作时，可以用示波器测量LLC电源变换器的工作频率，当检测到工作频率高于第一设定频率f1时，就强制降低功率管Q1-Q4的工作频率。在每次循环中强制降低LLC电源变换器的工作频率的范围，从而使工作频率强制下降，每次降低量可根据实际需要选择合适的值，降低工作频率的上限值。强制降低工作频率主要通过两个方面来实现的，一方面通过不断修改设置微控制器212的内部寄存器值，另一方面是不断修改更新PID的限幅值，从两个方面来保证能够强制降低工作频率，以使LLC电源变换器电路的工作频率在第一谐振频率和第二谐振频率之间。如图11所示，若检测到工作频率小于第一谐振频率，则可不再进行更新PID限幅值和内部寄存器值以降低工作频率的操作，进入故障检测流程。
当输出不同频率的PWM波驱动功率管后，LLC电源变换器的主回路就产生了电压电流，输出电压值不断增大，可有效解决传统方式启动过程中会出现故障，烧坏电路板等问题，为安全保险起见还是进行故障检测和处理环节。
可通过采样电路240和外部中断电路来确定电源变换器是否出现故障，例如，设计的电源变换器需要稳定输出电压400V，但是由于某些因素，电源变换器输出电压达到450V，这时采样电路240会采样到这个450V的高压，与设定的安全值进行比较(比如设定安全值是405V)，450V>405V,那么微控制器212就会采取措施，切断电压输出避免造成安全事故。或者，也可以是采用中断方式，当外部电压超过405V，触发中断，微控制器212采取措施切断电压输出。
当无故障产生时，通过采样电路240进行ADC采样获取当前输出电压值。宏观上来看，该电压值是不断上升直至与设定的电压值相同，当输出电压与设定值相同时，LLC电源变换器开启同步整流，进入正常运行逻辑，否则如图11所示，需要调节LLC电源变换器的启动时间，当检测电压与设定电压差值较大时，就增大dh/dt，可以是线性增大也可以是非线性增大，通过增大PWM波的脉宽变化频率，拉高输出电压值，减小启动时间；反之亦然。
如果一个循环没有进入正常运行逻辑，就再次进入循环，直到采样的输出电压达到设定输出电压，进入开启同步整流，正常运行逻辑；如果启动过程进入了故障逻辑，那故障解除恢复后，则重新开始启动流程。
在开启同步整流，进入正常运行逻辑后，微控制器212将采样电路240采集的输入电压作为判断条件之一,决定什么条件下开启或关闭同步整流。例如,当输入电压大于380V时开启同步整流,实际运行时，微控制器212在输入电压大于380V时会开启同步整流,在输入电压低于380V时关闭同步整流。
本申请提供的时域变频启动控制方案具有如下有益效果：
①功率管规律性变化，启动过程中不会产生硬件过流、软件过流过压等故障，安全可靠，提高了电源变换器的使用寿命；
②启动过程没有切换，平顺调节，不需要花费时间寻找切换条件，减少了开发时间；
③整个过程中，输出电压建立曲线变化平滑。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种电源变换器启动控制方法，其特征在于，包括：
输出脉宽调制信号至电源变换器，所述脉宽调制信号用于驱动所述电源变换器的功率管；
获取所述电源变换器的工作频率；
当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率。
2.根据权利要求1所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，所述设定工作频率包括第一设定频率和第二设定频率，所述当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率，包括：
当所述电源变换器的工作频率大于所述第一设定频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以使所述电源变换器的工作频率在所述第一设定频率和所述第二设定频率之间；其中，所述第一设定频率大于所述第二设定频率。
3.根据权利要求1所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，所述逐步降低所述脉宽调制信号的频率，包括：通过PID调节控制使所述脉宽调制信号的频率逐步变小。
4.根据权利要求3所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，所述通过PID调节控制使所述脉宽调制信号的频率逐步变小，包括：根据设定的更新速率更新PID限幅值和/或寄存器值，以使所述脉宽调制信号的频率逐步变小且占空比保持不变。
5.根据权利要求1所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，所述获取所述电源变换器的工作频率之后，还包括：
当所述电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率时，获取所述电源变换器的输出电压；
当所述输出电压未达到设定输出电压时，根据所述输出电压和所述设定输出电压的差值，调节所述脉宽调制信号的脉宽变化频率，直至所述输出电压达到设定输出电压。
6.根据权利要求5所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，所述获取所述电源变换器的输出电压之后，还包括：
当所述输出电压达到设定输出电压时，控制所述电源变换器进行同步整流。
7.根据权利要求5所述的电源变换器启动控制方法，其特征在于，若所述电源变换器的工作频率小于或等于设定工作频率，所述获取所述电源变换器的输出电压之前，还包括：
检测电源变换器是否出现故障；
当未检测到故障时，进行所述获取所述电源变换器的输出电压的步骤。
8.一种电源变换器启动控制装置，其特征在于，包括：
信号输出模块，用于输出脉宽调制信号至电源变换器，所述脉宽调制信号用于驱动所述电源变换器的功率管；
频率检测模块，用于获取所述电源变换器的工作频率；
频率调节模块，用于当所述电源变换器的工作频率大于设定工作频率时，逐步降低所述脉宽调制信号的频率，以降低所述电源变换器的工作频率。
9.一种电源变换器启动系统，其特征在于，包括电源变换器、驱动调节装置和控制器，所述控制器连接所述驱动调节装置，所述驱动调节装置连接所述电源变换器，所述控制器用于根据权利要求1-7任意一项所述的方法进行电源变换器启动控制。
10.根据权利要求9所述的电源变换器启动系统，其特征在于，还包括采样电路，所述采样电路连接所述控制器和所述电源变换器。
11.根据权利要求9所述的电源变换器启动系统，其特征在于，所述电源变换器包括第一转换电路、变压器和第二转换电路，所述驱动调节装置包括第一驱动调节电路和第二驱动调节电路，所述变压器的初级绕组连接所述第一转换电路，所述变压器的次级绕组连接所述第二转换电路，所述第一驱动调节电路连接所述控制器和所述第一转换电路，所述第二驱动调节电路连接所述控制器和所述第二转换电路。
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