CN112910259A - Llc转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法 - Google Patents

Llc转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LLC转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法、电压转换方法,所述开关频率跟踪调整方法包括以下步骤:基于LLC转换电源的开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启和关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间。获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换,使得副边整流管实现接近的ZCS关断,减小反向恢复电压尖峰,提高LLC转换电源的转换效率。

Description

LLC转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法
技术领域
本发明属于开关电源技术领域,具体涉及一种固定比例转换LLC转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法、电压转换方法。
背景技术
LLC转换技术,由于可实现高效的功率转换,在开关电源中得以广泛应用。最常见LLC拓扑转换电路如图1所示,其中,P1和P2分别为原边的MOSFET开关管,SR1和SR2为副边MOSFET整流管。Lr为串联的谐振电感,Cr为串联的谐振电容。控制上,P1和P2脉冲开通时间对称互补,并设有一定的死区时间。SR1和SR2的开通和关断则分别对应P1和P2的开通和关断进行同步整流,并设有一定的死区时间,通常SR1的开通时间等于或滞后于P1的开通时间,SR1的关断时间等于或提前于P1的关断时间,SR2与P2的开通时间与关断时间沿关系相对应。
当LLC拓扑的P1和P2开关管的开关频率等于Lr和Cr确定的谐振频率时,可实现P1和P2的ZVS(零电压转换)开通以及SR1和SR2的ZCS(零电流转换)关断。如果将开关频率固定在这个谐振频率,可将输入电压实现高效的固定比例转换。在控制实现上,可以采用能够产生对称互补信号的PWM脉冲发生器输出P1和P2开关管脉冲信号。SR1和SR2信号对应P1和P2的工作由同一组PWM脉冲信号产生。由于Lr和Cr等器件的参数差异,开环设定的开关频率与Lr和Cr确定的谐振频率之间,会存在实际的偏差,从而,绝对的ZCS只在理论上存在。
通常情况下,LLC副边整流使用二极管,这种方式提高了可靠性,但降低了转换效率。或者,在整流管使用MOSFET时,采用专用的LLC控制芯片或搭配使用同步整流芯片,感测并控制MOSFET电流反向时关断。
在某些隔离式的固定比例转换非稳压电源中,采用开环LLC拓扑,开关管和整流管均使用MOSFET。开关频率固定,由谐振电容和谐振电感计算并初始设定开关频率值,控制原边开关管及副边整流管的开通和关断。由于实际的谐振电容和电感器件参数,受诸多条件影响(如初始精度、温度、频率、工作电压及电流等),初始设定的开关频率值会偏离实际真实的谐振频率值。副边整流管不能实现电流谐振过零关断,导致反向恢复电压尖峰和效率降低等问题。具体地,理想状态下,也就是,当开关频率值等于实际的谐振频率值时,整流管被关断时,整流管的输出电流近似正弦波,在1/2周期处停止,此时的电流为0;但是,实际情况下,当开关频率值小于实际的谐振频率值时,整流管的输出电流近似正弦波在滞后1/2周期处停止,此时的电流为负向电流,产生无用功,功耗增加,降低LLC转换电源的效率;当开关频率值大于实际的谐振频率值时,整流管的输出电流近似正弦波在提前1/2周期处停止,此时的电流大于0,增加了整流管的关断损耗,并产生反向恢复电压尖峰,并增加功耗,降低LLC转换电源的效率。
现在亟须一种固定比例转换LLC转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法、电压转换方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中固定比例转换中LLC转换电源的开关频率值偏离实际的谐振频率值,副边同步整流管不能实现电流谐振过零关断,导致反向恢复电压尖峰和效率降低等问题。
针对上述问题,本发明提供了一种LLC转换电源及其控制器、开关频率跟踪调整方法、电压转换方法。
第一方面,本发明提供了一种开关频率跟踪调整方法,应用于固定比例转换中LLC转换电源,所述LLC转换电源的整流管包括开关以及与所述开关反向并联的体二极管,包括以下步骤:
设置LLC转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启与关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间;获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;
根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换。
根据本发明的实施例,优选地,所述LLC转换电源的开关频率初始值根据LLC转换电源的谐振电感和谐振电容进行设置。
根据本发明的实施例,优选地,所述LLC转换电源的开关频率初始值与LLC转换电源的谐振电感和谐振电容满足以下关系式:
Figure BDA0002301392360000031
其中,f0为LLC转换电源的开关频率初始值,Lr为LLC转换电源的谐振电感,Cr为LLC转换电源的谐振电容。
根据本发明的实施例,优选地,所述获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长,包括以下步骤:
检测整流管被关断后的两端电压;
判断所述两端电压是否在预设电压范围内:
当所述两端电压在预设电压范围内时,判定整流管被关断后体二极管无导通信号,导通持续时间为零;
当所述两端电压不在预设电压范围内时,判定整流管被关断后体二极管有导通信号;
当整流管被关断后体二极管有导通信号时,记录所述导通信号的持续时长。
根据本发明的实施例,优选地,所述整流管被关断后的两端电压为所述体二极管的阴极相对阳极的电压。
根据本发明的实施例,优选地,所述根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,包括以下步骤:
判断所述持续时长与预设时长之间的差值是否在给定误差范围内:
当所述持续时长与预设时长之间的差值不在给定误差范围内时,对所述开关频率初始值进行修正,直至获得的开关频率修正值使得对应的所述持续时长与预设时长之间的差值在给定误差范围内。
根据本发明的实施例,优选地,对所述开关频率初始值进行修正,包括以下步骤:
当所述持续时长小于预设时长时,增加所述开关频率初始值;
当所述持续时长大于预设时长时,减小所述开关频率初始值。
根据本发明的实施例,优选地,对所述开关频率初始值进行修正,包括以下步骤:根据所述持续时长与预设时长之间的差值与频率变化幅度的对应关系确定频率修正的步长值,并根据所述频率修正的步长值修改所述开关频率初始值。
第二方面,本发明提供了一种电压转换方法,应用于LLC转换电源,所述LLC转换电源基于如上述方法获得的开关频率修正值进行电压转换。
第三方面,本发明提供了一种LLC转换电源控制器,包括存储器和处理器以及PWM脉冲发生器,所述存储器上存储有计算机程序,该计算机程序被所述处理器执行时实现如上方法的步骤,以使所述PWM脉冲发生器基于开关频率修正值输出相应的PWM脉冲信号。
第四方面,本发明提供了一种LLC转换电源,包括原边开关管和副边整流管,还包括:
第三方面的电源控制器;
开关管驱动器,其与所述电源控制器连接,用于将PWM脉冲信号转换为开关管动作信号,并将所述开关管动作信号发送至所述原边开关管;
所述原边开关管,其与所述开关管驱动器连接,用于根据所述开关管动作信号动作;
整流管驱动器,其与所述电源控制器连接,一方面用于将PWM脉冲信号转换为整流管动作信号,并将所述整流管动作信号发送至所述副边整流管;另一方面用于检测所述副边整流管被关断后体二极管的导通信号,并将所述导通信号发送至所述电源控制器;
所述副边整流管,其与所述整流驱动器连接,用于根据所述整流管动作信号动作。
与现有技术相比,上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果:
应用LLC转换电源的开关频率跟踪调整方法,设置LLC转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开通关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间;获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,使得用于控制LLC转换电源进行电压转换的开关频率修正值与实际的谐振频率接近一致,从而精确跟踪调整开关频率近似等于谐振频率,使得副边整流管实现近似的ZCS关断,减小反向恢复电压尖峰,提高LLC转换电源的转换效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1示出了现有技术中半桥LLC拓扑转换电路的示意图;
图2示出了本发明实施例一LLC转换电源的开关频率跟踪调整方法的流程图;
图3示出了本发明实施例二LLC转换电源的开关频率跟踪调整方法的流程图;
图4示出了本发明实施例三LLC转换电源的开关频率跟踪调整方法的流程图;
图5示出了本发明实施例六LLC转换电源的结构示意图;
图6为导通信号检测原理示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例一
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例提供了一种开关频率跟踪调整方法。
参见图2,本实施例的开关频率跟踪调整方法,应用于一种LLC转换电源,包括以下步骤:
S110,设置LLC(谐振转换拓扑)转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启和关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间;
S120,检测整流管被关断后的两端电压;
S130,判断所述两端电压是否在预设电压范围内:若是,则判定整流管被关断后体二极管无导通信号,导通持续时间为零;若否,则判定整流管被关断后体二极管有导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;
S140,判断所述持续时长与预设时长之间的差值是否在给定误差范围内:若是,则所述开关频率初始值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换;若否,则对所述开关频率初始值进行修正,直至获得的开关频率修正值使得对应的所述持续时长与预设时长之间的差值在给定误差范围内,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换。
特别地,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法同时适用于半桥LLC转换电源和全桥LLC转换电源。
值得说明的是,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法的应用包括但不限于循环一次,而是在LLC转换电源的整个工作过程中,循环多次应用本发明实施例的开关频率跟踪调整方法。
实施例二
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例基于实施例一提供了一种开关频率跟踪调整方法,其中,本实施例的开关频率跟踪调整方法对实施例一中的步骤S140进行进一步改进。
参见图3,本实施例的LLC转换电源的开关频率跟踪调整方法,应用于LLC转换电源,包括以下步骤:
S210,设置LLC转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启和关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间;
S220,检测整流管被关断后的两端电压;
S230,判断所述两端电压是否在预设电压范围内:若是,则判定整流管被关断后体二极管无导通信号,导通持续时间为零;若否,则判定整流管被关断后体二极管有导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;
S240,判断所述持续时长与预设时长之间的差值是否在给定误差范围内:若是,则所述开关频率初始值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换;若否,则执行步骤S250;
S250,判断所述持续时长是否小于预设时长:若是,则增大所述开关频率初始值,并执行步骤S260;若否,则减小所述开关频率初始值,并执行步骤S260;
S260,直至获得的开关频率修正值使得对应的所述持续时长与预设时长之间的差值在给定误差范围内,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换。
特别地,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法同时适用于半桥LLC转换电源和全桥LLC转换电源。
值得说明的是,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法的应用包括但不限于循环一次,而是在LLC转换电源的整个工作过程中,循环多次应用本发明实施例的开关频率跟踪调整方法。
实施例三
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例基于实施例二提供了一种开关频率跟踪调整方法,其中,本实施例的开关频率跟踪调整方法对实施例二中的步骤S250进行进一步改进。
参见图4,本实施例的开关频率跟踪调整方法,应用于LLC转换电源,包括以下步骤:
S310,设置LLC转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启和关断,整流管的关断时间沿略微提前于对应开关管的关断时间;
S320,检测整流管被关断后的两端电压;
S330,判断所述两端电压是否在预设电压范围内:若是,则判定整流管被关断后体二极管无导通信号,导通持续时间为零;若否,则判定整流管被关断后体二极管有导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;
S340,判断所述持续时长与预设时长之间的差值是否在给定误差范围内:若是,则所述开关频率初始值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换;若否,则执行步骤S350;
S350,根据所述持续时长与预设时长之间的差值与频率变化幅度的对应关系确定频率修正的步长值;
S360,判断所述持续时长是否小于预设时长:若是,则根据所述频率修正的步长值增大所述开关频率初始值,并执行步骤S370;若否,则根据所述频率修正的步长值减小所述开关频率初始值,并执行步骤S370;
S370,直至获得的开关频率修正值使得对应的所述持续时长与预设时长之间的差值在给定误差范围内,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换。
在步骤S310中,所述LLC转换电源的开关频率初始值根据LLC转换电源的谐振电感和谐振电容进行设置,其中,所述LLC转换电源的开关频率初始值与LLC转换电源的谐振电感和谐振电容满足以下关系式:
Figure BDA0002301392360000081
其中,f0为LLC转换电源的开关频率初始值,Lr为LLC转换电源的谐振电感,Cr为LLC转换电源的谐振电容。
在以上关系式中,Lr和Cr可以为器件标称值,或理论中间值、理论最大值、理论最小值等,也可以为根据实际谐振电路计算的值。
在步骤S320中,例如,所述整流管包括开关以及与所述开关反向并联的体二极管,所述整流管被关断后的两端电压为所述体二极管的阴极相对阳极的电压。此时,预设电压范围可以是高于体二极管导通的二极管管压降电压,如选取>-150mV.(注释:整流管关断后,体二极管导通时,整流管两端电压为负值,数值等于体二极管管压降值。高于这个电压说明二极管不导通。)
值得说明的是,整流管被关断后体二极管有无导通信号的判定方法不限于根据与所述开关反向并联的体二极管的两端电压的大小进行判定,还可以通过与开关串联的电阻的两端电流的电流值和电流方向对整流管被关断后体二极管有无导通信号进行判定,或者,通过电流传感器检测整流管的两端电流的电流值和电流方向来判定整流管被关断后体二极管有无导通信号。
本发明实施例以半桥LLC转换电源为例说明如何循环调整开关频率,其中,半桥LLC转换电源包括开关管Q1和Q2以及整流管S1和S2,假设开关管Q1和整流管S1同时导通或关断,开关管Q2和整流管S2同时导通或关断:
PWM脉冲发生器在开关频率初始值下产生两路PWM脉冲信号,该两路PWM脉冲信号为对称互补信号,PWM脉冲发生器中间设固定死区时间,占空比接近50%,且周期为开关频率初始值的倒数。用于控制开关管Q1和Q2的开通和关断。
S1的开通时间等于或滞后于Q1的开通时间,S1的关断时间提前于Q1的关断时间,S2与Q2的开通时间与关断时间沿关系相对应。
检测整个周期内,整流管被关断后体二极管导通信号的持续时长,并根据该持续时长与预设时长的大小关系判断开关频率初始值是否需要调整以及如何调整;
若不需要调整,则将开关频率初始值直接作为LLC转换电源的工作频率;
若需要调整,则PWM脉冲发生器根据调整后的开关频率产生新的两路PWM脉冲信号;
PWM脉冲发生器同样将一路PWM脉冲信号同时发送至开关管Q1和整流管S1,并将另一路PWM脉冲信号同时发送至开关管Q2和整流管S2;
检测整个周期内,整流管被关断后导通信号的持续时长,并根据该持续时长与预设时长的大小关系判断开关频率初始值是否需要调整以及如何调整;
依次类推,直到调整后的开关频率对应的持续时长与预设时长的大小关系满足预设条件时,将调整后的开关频率作为LLC转换电源的工作频率。
特别地,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法同时适用于半桥LLC转换电源和全桥LLC转换电源。
值得说明的是,本发明实施例的开关频率跟踪调整方法的应用包括但不限于循环一次,而是在LLC转换电源的整个工作过程中,循环多次应用本发明实施例的开关频率跟踪调整方法。
实施例四
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例还提供了一种电压转换方法。
本实施例提供的电压转换方法,包括以下步骤:
所述LLC转换电源基于如上述方法获得的开关频率修正值进行电压转换。
特别地,本发明实施例的电压转换方法同时适用于半桥LLC转换电源和全桥LLC转换电源。
实施例五
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例还提供了一种LLC转换电源控制器。
本发明实施例提供的LLC转换电源控制器包括存储器和处理器以及PWM脉冲发生器,所述存储器上存储有计算机程序,该计算机程序被所述处理器执行时实现如上述开关频率跟踪调整方法的步骤,以使所述PWM脉冲发生器基于开关频率修正值输出相应的PWM脉冲信号。
特别地,本发明实施例的LLC转换电源控制器同时适用于半桥LLC转换电源和全桥LLC转换电源。
实施例六
为解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明实施例还提供了一种LLC转换电源。
参见图5,本发明实施例提供的LLC转换电源,包括原边开关管和副边整流管,还包括:
实施例五的电源控制器;
开关管驱动器,其与所述电源控制器连接,用于将PWM脉冲信号转换为开关管动作信号,并将所述开关管动作信号发送至所述原边开关管;
所述原边开关管,其与所述开关管驱动器连接,用于根据所述开关管动作信号动作;
整流管驱动器,其与所述电源控制器连接,一方面用于将PWM脉冲信号转换为整流管动作信号,并将所述整流管动作信号发送至所述副边整流管;另一方面用于检测整流管被关断后的导通信号,并将所述导通信号发送至所述电源控制器;
所述副边整流管,其与所述整流管驱动器连接,用于根据所述整流管动作信号动作。
在图5中,箭头表示信号传输方向,IN表示输入,OUT表示输出,VD表示整流管的漏源极电压,DTC表示导通信号,DTC_CNT表示导通时间。
在实际应用过程中,电源控制器的处理器中还可以设置计时器,用于记录导通信号的持续时长,开关管驱动器可以是隔离驱动芯片,原边开关管和副边整流管可以采用MOSFET(绝缘栅场效应管),IGBT,以及类似MOSFET具备反并体二极管的开关器件(或组合),整流管驱动器可以是型号为UCD7138,具有体二极管导通感测和报告功能的同步整流器驱动器,该同步整流器驱动器的导通信号检测原理如图6所示,在发出关断信号以后,通过检测整流MOSFET管的漏源极电压VD,与基准电压比较得出体二极管导通信号DTC,该导通信号DTC经由电源控制器进行计时。
电源控制器通过计时时间判断是否调整开关频率,从而调整开关频率,以增大或减小下一周期开通时间(频率)。具体地,开关频率调整方法,包括以下步骤:根据Lr和Cr理论中间值计算得出理论的中间谐振频率,作为PWM开关频率f。通过对DTC信号计时,获取整流管SR1和SR2的体二极管导通时间DTC_CNT。当DTC_CNT小于目标最小值CNT_T时,增大开关频率f,进入下一周期控制循环。当DTC_CNT大于目标最小值CNT_T,小于目标最小值CNT_T加上偏移量CNT_OFFSET时,则维持开关频率f不变,进入下一周期控制循环。当DTC_CNT大于目标最小值CNT_T加上偏移量CNT_OFFSET时,则减小开关频率f,进入下一周期控制循环。
本发明实施例的电源控制器能够实现LLC开关频率跟踪实际谐振频率,不受器件等外部参数偏移影响。同步整流管实现零电流开通关断,使得LLC转换电源转换效率高,器件应力小。
特别地,本发明实施例的LLC转换电源可以是半桥LLC转换电源,也可以是全桥LLC转换电源。
虽然本发明所公开的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种开关频率跟踪调整方法,应用于LLC转换电源,所述LLC转换电源的整流管包括开关以及与所述开关反向并联的体二极管,其特征在于,包括以下步骤:
设置LLC转换电源的开关频率初始值,并基于所述开关频率初始值控制LLC转换电源中的开关管和整流管的开启与关断,整流管的关断时间沿提前于对应开关管的关断时间;
获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长;
根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,其中,所述开关频率修正值应用于所述LLC转换电源,以进行电压转换。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LLC转换电源的开关频率初始值根据LLC转换电源的谐振电感和谐振电容进行设置。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述LLC转换电源的开关频率初始值与LLC转换电源的谐振电感和谐振电容满足以下关系式:
Figure FDA0002301392350000011
其中,f0为LLC转换电源的开关频率初始值,Lr为LLC转换电源的谐振电感,Cr为LLC转换电源的谐振电容。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取整流管被关断后所述整流管中体二极管的导通信号,并记录所述导通信号的持续时长,包括以下步骤:
检测整流管被关断后的两端电压;
判断所述两端电压是否在预设电压范围内:
当所述两端电压在预设电压范围内时,判定整流管被关断后体二极管无导通信号,导通持续时间为零;
当所述两端电压不在预设电压范围内时,判定整流管被关断后体二极管有导通信号;
当整流管被关断后体二极管有导通信号时,记录所述导通信号的持续时长。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述整流管被关断后的两端电压为所述体二极管的阴极相对阳极的电压。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述持续时长与预设时长之间的大小关系对所述开关频率初始值进行修正,以获得满足预设条件的开关频率修正值,包括以下步骤:
判断所述持续时长与预设时长之间的差值是否在给定误差范围内:
当所述持续时长与预设时长之间的差值不在给定误差范围内时,对所述开关频率初始值进行修正,直至获得的开关频率修正值使得对应的所述持续时长与预设时长之间的差值在给定误差范围内。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对所述开关频率初始值进行修正,包括以下步骤:
当所述持续时长小于预设时长时,增大所述开关频率初始值;
当所述持续时长大于预设时长时,减小所述开关频率初始值。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对所述开关频率初始值进行修正,包括以下步骤:
根据所述持续时长与预设时长之间的差值与频率变化幅度的对应关系确定频率修正的步长值,并根据所述频率修正的步长值修改所述开关频率初始值。
9.一种电压转换方法,应用于LLC转换电源,其特征在于,所述LLC转换电源基于如权利要求1至8中任一项所述方法获得的开关频率修正值进行电压转换。
10.一种LLC转换电源控制器,其特征在于,包括存储器和处理器以及PWM脉冲发生器,所述存储器上存储有计算机程序,该计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述方法的步骤,以使所述PWM脉冲发生器基于开关频率修正值输出相应的PWM脉冲信号。
11.一种LLC转换电源,包括原边开关管和副边整流管,其特征在于,包括:
如权利要求10所述的电源控制器;
开关管驱动器,其与所述电源控制器连接,用于将PWM脉冲信号转换为开关管动作信号,并将所述开关管动作信号发送至所述原边开关管;
所述原边开关管,其与所述开关管驱动器连接,用于根据所述开关管动作信号动作;
整流管驱动器,其与所述电源控制器连接,一方面用于将PWM脉冲信号转换为整流管动作信号,并将所述整流管动作信号发送至所述副边整流管;另一方面用于检测所述副边整流管被关断后的体二极管导通信号,并将所述导通信号发送至所述电源控制器;
所述副边整流管,其与所述整流驱动器连接,用于根据所述整流管动作信号动作。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114679072A (zh) * 2022-04-12 2022-06-28 电子科技大学 一种车用同步整流转速检测的直接频率跟踪方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2645335Y (zh) * 2003-03-21 2004-09-29 北京新雷能有限责任公司 带有频率前馈补偿电路的pwm脉宽调制同步整流直流变换器
US20060187686A1 (en) * 2005-02-21 2006-08-24 Chaoqun Sun LLC series resonant converter and the driving method for the synchronous rectification power switches thereof
US20110267844A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Yi He Controller for a Resonant Switched-Mode Power Converter
CN102355147A (zh) * 2011-10-28 2012-02-15 上海大学 数字化 llc同步整流谐振变换器控制装置和方法
US20150124492A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and Method for High Efficiency LLC Resonant Converters
US20170040903A1 (en) * 2013-11-12 2017-02-09 Futurewei Technologies, Inc. Gate Drive Apparatus for Resonant Converters
CN107342688A (zh) * 2016-04-29 2017-11-10 华为技术有限公司 一种谐振功率变换器及其频率跟踪方法
CN107359799A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 西南交通大学 一种lcc谐振dc‑dc变换器的控制方法及其装置
CN107425728A (zh) * 2017-02-28 2017-12-01 东南大学 一种llc全桥变换器同步整流的数字优化控制方法及其系统
CN107769566A (zh) * 2017-03-28 2018-03-06 杰华特微电子(杭州)有限公司 隔离式开关电路及其控制方法
CN108270359A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 德州仪器公司 用于llc转换器的自适应接通时间算法
CN108988648A (zh) * 2018-07-06 2018-12-11 华南理工大学 一种llc谐振变换器同步整流预测控制方法
CN109995236A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 东南大学 一种llc变换器同步整流管的控制系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2645335Y (zh) * 2003-03-21 2004-09-29 北京新雷能有限责任公司 带有频率前馈补偿电路的pwm脉宽调制同步整流直流变换器
US20060187686A1 (en) * 2005-02-21 2006-08-24 Chaoqun Sun LLC series resonant converter and the driving method for the synchronous rectification power switches thereof
US20110267844A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Yi He Controller for a Resonant Switched-Mode Power Converter
CN102355147A (zh) * 2011-10-28 2012-02-15 上海大学 数字化 llc同步整流谐振变换器控制装置和方法
US20150124492A1 (en) * 2013-11-04 2015-05-07 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and Method for High Efficiency LLC Resonant Converters
US20170040903A1 (en) * 2013-11-12 2017-02-09 Futurewei Technologies, Inc. Gate Drive Apparatus for Resonant Converters
CN107342688A (zh) * 2016-04-29 2017-11-10 华为技术有限公司 一种谐振功率变换器及其频率跟踪方法
CN108270359A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 德州仪器公司 用于llc转换器的自适应接通时间算法
CN107425728A (zh) * 2017-02-28 2017-12-01 东南大学 一种llc全桥变换器同步整流的数字优化控制方法及其系统
CN107769566A (zh) * 2017-03-28 2018-03-06 杰华特微电子(杭州)有限公司 隔离式开关电路及其控制方法
CN107359799A (zh) * 2017-07-28 2017-11-17 西南交通大学 一种lcc谐振dc‑dc变换器的控制方法及其装置
CN109995236A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 东南大学 一种llc变换器同步整流管的控制系统
CN108988648A (zh) * 2018-07-06 2018-12-11 华南理工大学 一种llc谐振变换器同步整流预测控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IRESHA POONAHELA 等: "A simple resonant frequency tracking technique for LLC resonant converters", 《2017 IEEE 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON RENEWABLE ENERGY RESEARCH AND APPLICATIONS (ICRERA)》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114679072A (zh) * 2022-04-12 2022-06-28 电子科技大学 一种车用同步整流转速检测的直接频率跟踪方法

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