CN111464039B - 谐振变换器、控制电路和控制方法 - Google Patents
谐振变换器、控制电路和控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111464039B CN111464039B CN202010429582.0A CN202010429582A CN111464039B CN 111464039 B CN111464039 B CN 111464039B CN 202010429582 A CN202010429582 A CN 202010429582A CN 111464039 B CN111464039 B CN 111464039B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resonant
- period
- circuit
- synchronous rectifier
- tube
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- H02M3/01—Resonant DC/DC converters
-
- 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
- H02M3/33576—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 having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33592—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 having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
-
- 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
- H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
-
- 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
- H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- 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)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
公开了一种谐振变换器、控制电路及其控制方法。通过每隔预设时间进入谐振周期检测模式,以调节功率管和同步整流管的导通时间,使得在一个同步整流管的导通时间内谐振电流两次过零,从而在线检测出谐振周期。该检测方式不会因谐振元件的参数偏差而出现偏差,同时保证在任何情况下均可精确地检测谐振频率,从而使得谐振变换器的开关频率等于谐振频率以工作在最优状态。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,具体地,涉及一种谐振变换器、控制电路和控制方法。
背景技术
谐振变换器由于其具有软开关特性,有着开关频率高、开关损耗等优点得到了广泛地应用。而当谐振变换器的开关频率等于固有的谐振频率时,电路的增益恒定,且效率最高。因此,为了实现开关频率等于谐振频率,以LLC全桥谐振变换器为例,现有的技术方案是采用闭环控制方法,首先控制副边同步整流管的驱动信号,让同步整流管在其电流过零处关断;接着控制原边开关管的导通时间,让原边开关管的导通时间与同步整流管的导通时间之差在预设范围内。该方案通过闭环控制变换器的开关频率,让其工作于谐振频率点处;但是轻载时,同步整流管的电流提前到零,导致此时的开关频率高于谐振频率,因此该方案在轻载时不适用,且该方案的硬件电路和控制逻辑较为复杂。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供谐振变换器的控制方法,使得在任何情况下均可以保证谐振变换器的开关频率等于谐振频率,从而使得变换器工作在最优状态。
根据本发明的第一方面,提供了一种谐振变换器的控制电路。所述控制电路被配置在谐振周期检测模式调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间以使得在其中一个同步整流管导通期间内谐振电流两次过零,从而获取所述谐振变换器的谐振周期。
进一步地,所述控制电路还被配置为根据所述谐振电流在其中一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间调节所述谐振变换器的开关周期以使得在正常工作模式所述开关周期等于所述谐振周期。
进一步地,所述开关周期为所述间隔时间的两倍。
进一步地,所述控制电路包括:
谐振周期检测电路,被配置为获取所述谐振变换器当前的谐振周期;
检测控制电路,被配置为控制谐振变换器进入所述谐振周期检测模式,并相应调节所述功率管和所述同步整流管的导通时间;以及
驱动电路,被配置为接收所述谐振周期检测电路产生的谐振周期,并产生驱动信号以控制所述开关周期等于所述谐振周期。
进一步地,所述谐振周期检测电路包括:
过零检测电路,被配置为根据所述谐振电流产生表征其过零的时刻的过零检测信号。
进一步地,所述谐振周期检测电路还包括:
计时电路,被配置为在所述同步整流管导通期间,当所述谐振电流过零时开始计数,至所述谐振电流再次过零时停止计数。
进一步地,所述计时电路在所述同步整流管关断时清零计数值。
进一步地,所述谐振周期检测电路还包括:
谐振周期产生电路,被配置为在所述谐振周期检测模式下接收所述计时电路传递的计数值,并根据所述计数值获取当前的谐振周期。
进一步地,所述检测控制电路包括:
使能电路,被配置为每隔预设时间产生使能信号以允许所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式。
进一步地,所述检测控制电路还包括:
指示电路,被配置为产生指示信号以表征当前进入所述谐振周期检测模式,从而调节所述功率管和所述同步整流管的导通时间。
进一步地,当所述使能信号有效且所述谐振电流大于预设阈值时,所述指示信号有效,以表示当前进入所述谐振周期检测模式;直至当前的开关周期结束时,所述指示信号无效,结束所述谐振周期检测模式。
进一步地,所述检测控制电路还包括:
驱动调节电路,被配置为在所述谐振周期检测模式下调节所述功率管和同步整流管的导通时间。
进一步地,当进入所述谐振周期检测模式时,所述驱动调节电路被配置为屏蔽所述驱动电路产生的驱动信号,并在所述同步整流管导通期间内第二次检测到所述谐振电流过零时,经过保持时间控制所述同步整流管关断。
根据本发明的第二方面,提供了一种谐振变换器。该谐振变换器包括:
主功率拓扑,包括至少一个功率管;
谐振网络,用以产生谐振电流;
整流电路,包括至少一个同步整流管;以及
上述任一项所述的控制电路。
进一步地,所述主功率拓扑包括串联连接在输入电压和参考地之间的第一功率管和第二功率管。
进一步地,所述整流电路包括变压器、第一同步整流管和第二同步整流管,以构成全波整流电路。
进一步地,所述第一功率管与所述第一同步整流管同时开通,所述第一同步整流管比所述第一功率管提前一死区时间关断,所述第二功率管与所述第二同步整流管同时开通,所述第二同步整流管比所述第二功率管提前一死区时间关断。
进一步地,所述第一功率管的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半,所述第二功率管的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半。
根据本发明的第三方面,提供了一种谐振变换器的控制方法。该控制方法包括:
在谐振周期检测模式调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间以使得在其中一个同步整流管导通期间内谐振电流两次过零,从而获取所述谐振变换器的谐振周期。
进一步地,该控制方法还包括:
根据所述谐振电流在其中一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间调节所述谐振变换器的开关周期以使得在正常工作模式所述开关周期等于所述谐振周期。
进一步地,该控制方法还包括:
每隔预设时间允许所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式。
进一步地,当所述谐振电流大于预设阈值时,控制所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式;直至当前的开关周期结束时,结束所述谐振周期检测模式。
进一步地,获取所述谐振变换器的谐振周期包括:
检测所述谐振电流过零的时刻;
在所述同步整流管导通期间,当所述谐振电流过零时开始计数,至所述谐振电流再次过零时停止计数并保持当前计数值;以及
根据所述当前计数值获取所述谐振周期。
进一步地,当所述同步整流管关断时,清零所述计数值。
进一步地,调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间包括:
当进入所述谐振周期检测模式时,屏蔽驱动电路产生的驱动信号,并在所述同步整流管导通期间内第二次检测到所述谐振电流过零时,经过保持时间控制所述同步整流管关断。
综上所述,本发明通过每隔预设时间进入谐振周期检测模式,以调节功率管和同步整流管的导通时间,使得在一个同步整流管的导通时间内谐振电流两次过零,从而在线检测出谐振周期。该检测方式不会因谐振元件的参数偏差而出现偏差,同时保证在任何情况下均可精确地检测谐振频率,从而使得谐振变换器的开关频率等于谐振频率以工作在最优状态。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚,在附图中:
图1为本发明实施例的谐振变换器的电路图;
图2为本发明实施例的控制电路的示意图;
图3为本发明实施例的检测控制电路的示意图;
图4为本发明实施例的谐振变换器的工作波形图;以及
图5为本发明实施例的谐振变换器的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述,但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质,公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。
同时,应当理解,在以下的描述中,“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时,它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件,元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反,当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时,意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求,否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义;也就是说,是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本发明实施例的谐振变换器的电路图。在本实施例中,以半桥LLC为例进行说明。如图1所示,该谐振变换器1包括主功率拓扑11、谐振网络12以及整流电路13。其中主功率拓扑11包括功率管Q1和功率管Q2,串联连接在输入电压Vin的两端。谐振网络12包括谐振电感Lr和谐振电容Cr,串联连接在功率管Q1和功率管Q2的中点与整流电路13的一端。整流电路13包括变压器T、同步整流管SR1和同步整流管SR2,构成全波整流电路。谐振电感Lr、谐振电容Cr和变压器的绕组构成LLC谐振。
应理解,谐振变换器不限于半桥谐振变换器,其还可以是全桥谐振变换器等其他谐振变换器。当然,谐振网络也不限于构成LLC谐振。同时,副边整流电路还可以是同步整流管构成的全桥整流电路等其他同步整流电路。
图2为本发明实施例的控制电路的示意图。在本实施例中,控制电路包括谐振周期检测电路2、检测控制电路3以及驱动电路4。谐振周期检测电路2用于获取谐振变换器当前的谐振周期Tr。具体地,谐振周期检测电路2包括过零检测电路21、计时电路22和谐振周期产生电路23。过零检测电路21用于检测谐振电流iLr过零的时刻,并产生过零检测信号Det。在本实施例中,当过零检测电路21检测到谐振电流iLr大于零,过零检测信号Det有效,当检测到谐振电流iLr小于零时,过零检测信号Det无效。如图2所示,在本实施例中,过零检测信号Det为高电平代表有效,低电平代表无效,当然,在其他实施例中,过零检测信号Det也可以是低电平代表有效,高电平代表无效。应理解,过零检测电路21还可以有其他形式,其只要可以检测谐振电流过零的时刻就可以。
计时电路22受控在同步整流管Q1导通且在过零检测信号Det有效时开始从零计数,即计时信号Vt从零上升。在本实施例中,通过检测过零检测信号Det的上升沿来触发计时电路221开始计数(若是过零检测信号是低电平有效,则是下降沿)。在正常工作模式下,由于同步整流管Q1导通期间谐振电流iLr不会下降至小于零,因此计时电路22在同步整流管Q1关断时直接清零。在谐振周期检测模式下,当过零检测信号Det的下降沿到来时,计时电路221停止计数并将当前计时信号Vt传递给谐振周期产生电路23,同时在保持时间Th内保持当前的计时信号Vt不变,其中保持时间Th的存在可以保证信号传递和更新的时间。直至同步整流管Q1关断时,计时电路221使计时信号Vt清零,以在下一次过零检测信号Det有效时重新计数。
谐振周期产生电路23用于在谐振周期检测模式下接收计时电路22在过零检测信号Det无效时传递的计时信号Vt,并根据该计时信号Vt获取当前的谐振周期Tr。其中谐振周期Tr是谐振电流iLr在一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间Timer的2倍,而此时的计时信号Vt即可表征间隔时间Timer。
驱动电路4用于接收谐振周期产生电路23产生的谐振周期Tr,并控制开关周期Ts等于Tr,以使得开关频率等于谐振频率。同时驱动电路4根据更新的开关频率产生驱动信号Vgs1、Vgs2,以分别控制功率管Q1和功率管Q2的开关状态,以及产生驱动信号Vgr1、Vgr2以分别控制同步整流管SR1和同步整流管SR2的开关状态。
在一些实施例中,驱动信号Vgs1与Vgr1相同,驱动信号Vgs2与Vgr2相同。在本实施例中,为了使得在开关频率小于谐振频率时,仍保证功率管Q1和功率管Q2实现软开关,驱动信号Vgr1的上升沿与驱动信号Vgs1一致,其下降沿比驱动信号Vgs1的下降沿超前一个死区时间,同样驱动信号Vgr2的上升沿与驱动信号Vgs2一致,其下降沿比驱动信号Vgs2的下降沿超前一个死区时间。也即,同步整流管SR1与功率管Q1同时开通,比功率管Q1提前一个死区时间关断,同步整流管SR2与功率管Q2同时开通,比功率管Q2提前一个死区时间关断。并且,驱动信号Vgs1和Vgs2之间也设置有死区时间。功率管Q1的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半,功率管Q2的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半。
检测控制电路3用于控制谐振变换器进入谐振周期检测模式,并调节功率管和同步整流管的导通时间以使得谐振电流在一个同步整流管导通期间可以两次过零。
图3为本发明实施例的检测控制电路的示意图。如图所示,检测控制电路3包括使能电路31、指示电路32以及驱动调节电路33。使能电路31用以产生使能信号EN以允许谐振变换器进入谐振周期检测模式。由于谐振频率与谐振电感Lr和谐振电容Cr有关,而在谐振变换器工作过程中这些参数会因为工作环境等变化而发生改变,从而导致工作一段时间后,开关频率实际上并不等于谐振频率。因此控制电路每隔一段时间则检测新的谐振周期。因此,使能信号EN每隔预设时间设为有效,以每隔预设时间准备更新谐振周期。当在同步整流管SR1导通期间第二次检测到谐振电流iLr过零时,使能信号EN无效,表示谐振周期检测完成。
指示电路32用以产生指示信号Test,以表征当前进入谐振周期检测模式,从而调节功率管和同步整流管的导通时间。在本实施例中,根据谐振电流iLr来产生指示信号Test。应理解,如果谐振电流iLr太小,则过零检测的误差较大,从而使得谐振周期检测的准确性受到影响。因此,在使能信号EN有效的情况下,当谐振电流iLr大于预设阈值Iref时,指示信号Test有效,表示当前进入谐振周期检测模式。也即,谐振周期的检测是在使能信号EN有效且谐振电流大于预设阈值时进行。当当前的开关周期结束时,指示信号Test无效。具体地,当同步整流管Q2关断时,指示信号Test无效,谐振周期检测模式结束。
驱动调节电路33被配置为在谐振周期检测模式下调节功率管和同步整流管的导通时间。具体地,当进入谐振周期检测模式时(即指示信号Test有效),驱动调节电路33屏蔽驱动电路4输出的驱动信号Vgs1、Vgs2、Vgr1和Vgr2,从而使得功率管Q1和Q2以及同步整流管SR1和SR2的导通时间不再像正常工作模式下受驱动电路4的控制。当第二次检测到谐振电流过零时(即过零检测信号Det无效),经保持时间Th后,驱动调节电路33控制同步整流管SR1关断,并在经死区时间后控制功率管Q1关断。此后再经过死区时间,控制功率管Q2和同步整流管SR2同时导通,且使得功率管Q2和同步整流管SR2的导通时间分别与功率管Q1和同步整流管SR1相等。当同步整流管SR2关断时,指示信号Test无效,此后电路正常工作,功率管Q1和Q2以及同步整流管SR1和SR2受驱动电路4产生的驱动信号控制。
应理解,上述实施例以在同步整流管SR1导通期间检测谐振电流两次过零的间隔时间从而获取谐振周期,其也可以在同步整流管SR2导通期间检测,对应调整逻辑,其原理相似,在此不作阐述。
通过每隔预设时间进入谐振周期检测模式,以调节功率管和同步整流管的导通时间,使得在一个同步整流管的导通时间内谐振电流两次过零,从而在线检测出谐振周期。该检测方式不会因谐振元件的参数偏差而出现偏差,同时保证在任何情况下均可精确地检测谐振频率,从而使得谐振变换器的开关频率等于谐振频率以工作在最优状态。
图4为本发明实施例的谐振变换器的工作波形图。本发明以同步整流管比相应的功率管提前死区时间关断为例进行说明。图示分别为功率管Q1和Q2以及同步整流管SR1和SR2对应的开关控制信号Vgs1'、Vgs1'、Vgs1'、Vgs1'、谐振电流iLr、励磁电流iLm、过零检测信号Det、指示信号Test、计时信号Vt以及使能信号EN。
如图所示,使能信号EN有效(在此为低电平),也即此时允许进入谐振周期检测模式。功率管Q1和同步整流管SR1导通,在t0时刻,谐振电流iLr反向减小至零,过零检测信号Det有效(在此为高电平),计时电路22受过零检测信号Det的上升沿触发,开始从零计数,使得计时信号Vt从零逐渐增加。谐振电流iLr也逐渐增加,但始终小于预设阈值,因此指示信号Test保持无效,即虽然允许进入谐振周期检测模式,但由于此时谐振电流不够大,因此谐振变换器仍处于正常工作模式。应理解,若不考虑谐振电流大小对过零检测的影响,则可以将预设阈值设置得较小,从而在使能信号EN有效的第一个开关周期,便会进入谐振周期检测模式。
当同步整流管SR1关断时,即t1时刻,计时电路22停止计数并清零,此时谐振电流iLr等于励磁电流iLm,副边流过同步整流管SR1的电流为零。经过死区时间后,功率管Q1关断。此后再经过死区时间后,功率管Q2和同步整流管SR2受控同时导通,谐振电流iLr开始下降。当谐振电流iLr小于零时,过零检测信号Det无效(在此为低电平)。
在t2时刻,同步整流管SR2关断,经死区时间后,功率管Q2关断。再经过死区时间后,功率管Q1和同步整流管SR1同时导通,此后谐振电流iLr反向减小至t3时刻过零,从而过零检测信号Det有效,计时电路22从零开始计数。此后谐振电流iLr继续增加,至t4时刻,谐振电流iLr大于预设阈值Iref,指示信号Test有效,表示进入谐振检测模式,屏蔽驱动电路4产生的驱动信号。在t5时刻,谐振电流iLr减小到零,从而过零检测信号Det跳变为无效,此时计时电路22保持当前的计数值不变,并传递给谐振周期产生电路23。同时,使能信号EN无效,以表示不再进行谐振周期检测。经过保持时间Th,至t6时刻,同步整流管SR1受控关断,同时计时电路清零。从图中可以看出,与上一个开关周期相比,同步整流管SR1的导通时间增加了。经死区时间后,功率管Q1在t7时刻受控关断,再经过死区时间,在t8时刻,驱动调节电路控制功率管Q2和同步整流管SR2同时导通,功率管Q2和同步整流管SR2的导通时间分别与功率管Q1和同步整流管SR1相同。因此,t9时刻,同步整流管SR2在t9时刻受控关断,经死区时间后,功率管Q2在t10时刻受控关断,此时,指示信号Test无效,谐振周期检测模式结束,此后变换器进入正常工作模式。谐振周期产生电路已经接收到计时电路传递的计时信号Vt,从而产生谐振周期Tr。驱动电路4根据更新的谐振周期,调节开关周期等于谐振周期,并根据开关周期产生驱动信号,控制谐振变换器正常工作。
图5为本发明实施例的谐振变换器的控制方法的流程图。该控制方法包括:
步骤SP1:在谐振周期检测模式,调节谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间以使得在其中一个同步整流管导通期间内谐振电流两次过零,从而获取谐振变换器的谐振周期。
步骤SP2:根据谐振电流在其中一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间调节谐振变换器的开关周期以使得在正常工作模式开关周期等于谐振周期。
其中,每隔预设时间允许谐振变换器进入谐振周期检测模式。
具体地,当谐振电流大于预设阈值时,控制谐振变换器进入谐振周期检测模式;直至当前的开关周期结束时,结束谐振周期检测模式。
具体地,获取谐振变换器的谐振周期包括:
检测谐振电流过零的时刻;
在同步整流管导通期间,当谐振电流过零时开始计数,至谐振电流再次过零时停止计数并保持当前计数值;以及
根据当前计数值获取谐振周期。
其中,当同步整流管关断时,清零计数值。
具体地,调节谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间包括:
当进入谐振周期检测模式时,屏蔽驱动电路产生的驱动信号,并在同步整流管导通期间内第二次检测到谐振电流过零时,经过保持时间控制同步整流管关断。
此后,经死区时间,控制相应的功率管关断。
综上所述,通过每隔预设时间进入谐振周期检测模式,以调节功率管和同步整流管的导通时间,使得在一个同步整流管的导通时间内谐振电流两次过零,从而在线检测出谐振周期。该检测方式不会因谐振元件的参数偏差而出现偏差,同时保证在任何情况下均可精确地检测谐振频率,从而使得谐振变换器的开关频率等于谐振频率以工作在最优状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域技术人员而言,本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (25)
1.一种谐振变换器的控制电路,其特征在于,所述控制电路被配置在谐振周期检测模式调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间以使得在其中一个同步整流管导通期间内谐振电流两次过零,从而获取所述谐振变换器的谐振周期。
2.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,所述控制电路还被配置为根据所述谐振电流在其中一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间调节所述谐振变换器的开关周期以使得在正常工作模式所述开关周期等于所述谐振周期。
3.根据权利要求2所述的控制电路,其特征在于,所述开关周期为所述间隔时间的两倍。
4.根据权利要求1所述的控制电路,其特征在于,包括:
谐振周期检测电路,被配置为获取所述谐振变换器当前的谐振周期;
检测控制电路,被配置为控制谐振变换器进入所述谐振周期检测模式,并相应调节所述功率管和所述同步整流管的导通时间;以及
驱动电路,被配置为接收所述谐振周期检测电路产生的谐振周期,并产生驱动信号以控制所述谐振变换器的开关周期等于所述谐振周期。
5.根据权利要求4所述的控制电路,其特征在于,所述谐振周期检测电路包括:
过零检测电路,被配置为根据所述谐振电流产生表征其过零的时刻的过零检测信号。
6.根据权利要求4所述的控制电路,其特征在于,所述谐振周期检测电路还包括:
计时电路,被配置为在所述同步整流管导通期间,当所述谐振电流过零时开始计数,至所述谐振电流再次过零时停止计数。
7.根据权利要求6所述的控制电路,其特征在于,所述计时电路在所述同步整流管关断时清零计数值。
8.根据权利要求6所述的控制电路,其特征在于,所述谐振周期检测电路还包括:
谐振周期产生电路,被配置为在所述谐振周期检测模式下接收所述计时电路传递的计数值,并根据所述计数值获取当前的谐振周期。
9.根据权利要求4所述的控制电路,其特征在于,所述检测控制电路包括:
使能电路,被配置为每隔预设时间产生使能信号以允许所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式。
10.根据权利要求9所述的控制电路,其特征在于,所述检测控制电路还包括:
指示电路,被配置为产生指示信号以表征当前进入所述谐振周期检测模式,从而调节所述功率管和所述同步整流管的导通时间。
11.根据权利要求10所述的控制电路,其特征在于,当所述使能信号有效且所述谐振电流大于预设阈值时,所述指示信号有效,以表示当前进入所述谐振周期检测模式;直至当前的开关周期结束时,所述指示信号无效,结束所述谐振周期检测模式。
12.根据权利要求4所述的控制电路,其特征在于,所述检测控制电路还包括:
驱动调节电路,被配置为在所述谐振周期检测模式下调节所述功率管和同步整流管的导通时间。
13.根据权利要求12所述的控制电路,其特征在于,当进入所述谐振周期检测模式时,所述驱动调节电路被配置为屏蔽所述驱动电路产生的驱动信号,并在所述同步整流管导通期间内第二次检测到所述谐振电流过零时,经过保持时间控制所述同步整流管关断。
14.一种谐振变换器,其特征在于,包括:
主功率拓扑,包括至少一个功率管;
谐振网络,用以产生谐振电流;
整流电路,包括至少一个同步整流管;以及
权利要求1-13任一项所述的控制电路。
15.根据权利要求14所述的谐振变换器,其特征在于,所述主功率拓扑包括串联连接在输入电压和参考地之间的第一功率管和第二功率管。
16.根据权利要求15所述的谐振变换器,其特征在于,所述整流电路包括变压器、第一同步整流管和第二同步整流管,以构成全波整流电路。
17.根据权利要求16所述的谐振变换器,其特征在于,所述第一功率管与所述第一同步整流管同时开通,所述第一同步整流管比所述第一功率管提前一死区时间关断,所述第二功率管与所述第二同步整流管同时开通,所述第二同步整流管比所述第二功率管提前一死区时间关断。
18.根据权利要求15所述的谐振变换器,其特征在于,所述第一功率管的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半,所述第二功率管的导通时间与死区时间之和为开关周期的一半。
19.一种谐振变换器的控制方法,其特征在于,包括:
在谐振周期检测模式调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间以使得在其中一个同步整流管导通期间内谐振电流两次过零,从而获取所述谐振变换器的谐振周期。
20.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,还包括:
根据所述谐振电流在其中一个同步整流管导通期间内两次过零的间隔时间调节所述谐振变换器的开关周期以使得在正常工作模式所述开关周期等于所述谐振周期。
21.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,还包括:
每隔预设时间允许所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式。
22.根据权利要求21所述的控制方法,其特征在于,当所述谐振电流大于预设阈值时,控制所述谐振变换器进入所述谐振周期检测模式;直至当前的开关周期结束时,结束所述谐振周期检测模式。
23.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,获取所述谐振变换器的谐振周期包括:
检测所述谐振电流过零的时刻;
在所述同步整流管导通期间,当所述谐振电流过零时开始计数,至所述谐振电流再次过零时停止计数并保持当前计数值;以及
根据所述当前计数值获取所述谐振周期。
24.根据权利要求23所述的控制方法,其特征在于,当所述同步整流管关断时,清零所述计数值。
25.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,调节所述谐振变换器中功率管和同步整流管的导通时间包括:
当进入所述谐振周期检测模式时,屏蔽驱动电路产生的驱动信号,并在所述同步整流管导通期间内第二次检测到所述谐振电流过零时,经过保持时间控制所述同步整流管关断。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010429582.0A CN111464039B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 谐振变换器、控制电路和控制方法 |
US17/316,902 US11831247B2 (en) | 2020-05-20 | 2021-05-11 | Resonant converter, control circuit and control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010429582.0A CN111464039B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 谐振变换器、控制电路和控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111464039A CN111464039A (zh) | 2020-07-28 |
CN111464039B true CN111464039B (zh) | 2022-03-25 |
Family
ID=71680297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010429582.0A Active CN111464039B (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 谐振变换器、控制电路和控制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11831247B2 (zh) |
CN (1) | CN111464039B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112165266B (zh) * | 2020-09-25 | 2021-12-14 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 开关电源电路 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100424975C (zh) * | 2005-02-25 | 2008-10-08 | 台达电子工业股份有限公司 | Llc串联谐振变换器与其同步整流功率开关驱动方法 |
TWI285467B (en) * | 2005-10-20 | 2007-08-11 | Delta Electronics Inc | Adaptive synchronous rectification control circuit and method thereof |
JP5530212B2 (ja) * | 2010-02-10 | 2014-06-25 | 株式会社日立製作所 | 電源装置、ハードディスク装置、及び電源装置のスイッチング方法 |
KR20150095180A (ko) * | 2014-02-11 | 2015-08-20 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 스위치 제어 회로 및 이를 포함하는 공진형 컨버터 |
KR20160070710A (ko) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 변조 모드 제어 회로 및 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치 |
CN106033929B (zh) * | 2015-03-16 | 2018-11-02 | 台达电子工业股份有限公司 | 一种功率转换器及其控制方法 |
CN105375768B (zh) * | 2015-10-19 | 2018-03-06 | 成都芯源系统有限公司 | 一种谐振变换器的容性模式保护方法和容性模式控制电路 |
WO2017103201A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Koninklijke Philips N.V. | Control circuit and method for controlling a resonant converter and power inverter comprising the resonant converter and the control circuit |
CN106877673B (zh) * | 2017-03-13 | 2019-08-27 | 成都芯源系统有限公司 | 谐振变换器及其方法 |
CN109728633B (zh) * | 2019-01-17 | 2021-02-26 | 中国科学院电工研究所 | 一种非接触供电装置的直接谐振频率相位跟踪控制方法 |
CN109842302B (zh) * | 2019-02-15 | 2020-08-14 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 串联谐振变换器及其原边反馈控制电路和控制方法 |
CN110034683B (zh) * | 2019-03-01 | 2020-10-23 | 中南大学 | 一种能实现自然双向功率流的llc变换器调制方法 |
US10819245B1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-27 | Stmicroelectronics S.R.L. | Control method and system for prevention of current inversion in rectifiers of switching converters |
-
2020
- 2020-05-20 CN CN202010429582.0A patent/CN111464039B/zh active Active
-
2021
- 2021-05-11 US US17/316,902 patent/US11831247B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210367525A1 (en) | 2021-11-25 |
US11831247B2 (en) | 2023-11-28 |
CN111464039A (zh) | 2020-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9991811B1 (en) | Control method and control apparatus for flyback circuit | |
TWI485965B (zh) | 串聯諧振切換電源控制電路與形成及操作串聯諧振切換電源系統的方法 | |
US9935556B1 (en) | Primary-side control of resonant converters | |
US8988901B2 (en) | Switching power supply device | |
JP5115317B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP5463759B2 (ja) | スイッチング電源装置およびスイッチング電源制御回路 | |
US10892687B2 (en) | Asymmetric power converter, power converters, and operating power converters | |
KR20150095183A (ko) | 스위치 제어 회로 및 이를 포함하는 공진형 컨버터 | |
KR100986762B1 (ko) | 스위칭 전원 공급 장치 및 전원 공급 방법 | |
US20150280574A1 (en) | System and Method for a Switched-Mode Power Supply | |
KR101727290B1 (ko) | 컨버터 및 그 구동 방법 | |
US11722068B2 (en) | Isolated switching converter with secondary side modulation and control method thereof | |
JP2014060895A (ja) | 電源装置 | |
CN111181406B (zh) | 同步整流电路及其控制电路和控制方法 | |
US20150236597A1 (en) | Power Conversion With External Parameter Detection | |
US10931203B2 (en) | Synchronizing multiple controllers in a power converter | |
CN111585444A (zh) | 开关转换器和用于操作开关转换器的方法 | |
US9960691B2 (en) | Control circuit, control method and flyback converter of primary-side feedback control thereof | |
CN112769340B (zh) | 一种辅助绕组检测方法及电路 | |
US7643321B2 (en) | Bi-directional current sensing circuit | |
CN111464039B (zh) | 谐振变换器、控制电路和控制方法 | |
US11817791B2 (en) | Synchronous rectifier driver circuit, related integrated circuit, electronic resonant converter and method | |
CN112152432A (zh) | 用于驱动电力转换器中的电子开关的方法及控制电路 | |
US9627988B2 (en) | Switch control circuit and resonant converter including the same | |
TWI822091B (zh) | 半橋返馳式轉換器及其控制方法 |
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 |