CN115528918A - Llc谐振转换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种LLC谐振转换器，包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括由第一控制信号控制的第一开关与由第二控制信号控制的第二开关，且同步整流单元包括由第一整流控制信号控制的第一同步整流开关与由第二整流控制信号控制的第二同步整流开关。第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。控制单元在LLC谐振转换器的操作频率低至特定值或相移量高至特定值时，固定其中一者，以延长LLC谐振转换器的维持时间。本发明还涉及一种LLC谐振转换器的控制方法。

Description

LLC谐振转换器及其控制方法
技术领域
本发明有关一种LLC谐振转换器及其控制方法，特别涉及一种具维持时间延长的LLC谐振转换器及其控制方法。
背景技术
LLC谐振转换器具有初级侧开关零电压导通(ZVS turned-on)，次级侧同步整流零电流关断(ZCS turned-off)以及高效率的优点。如图2A所示的全桥式LLC谐振转换器(full-bridge LLC converter)为例，现行的控制方式为初级侧的第一开关Q1、第四开关Q4以及次级侧的第一同步整流开关SR1提供同相位的PWM信号，而初级侧的第二开关Q2、第三开关Q3以及次级侧的第二同步整流开关SR2提供同相位的PWM控制。而这样控制方式在当输入电压不足时，存在以下缺点：
1、高效率应用：为了达到高效率，一般会将电压的增益值(gain value)设计比较低，但有可能会造成电压增益的不足，使得维持时间(hold-up time)变低。
2、高维持时间应用：为了达到较高维持时间，一般会将电压的增益值设计比较高，但这样一来，容易造成效率变低，且额外增加谐振槽2中的谐振电容的电压应力。
所以，如何设计出一种LLC谐振转换器及其控制方法，实现在不缩短维持时间的状况下，维持LLC谐振转换器100于高效率，且不会额外造成谐振电容的电压应力增加的状况，乃为本公开发明人所欲行研究的一大课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明是提供一种LLC谐振转换器，以克服现有技术的问题。因此，本发明LLC谐振转换器包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括第一开关与第二开关，且谐振槽耦接切换电路。变压器包括初级侧与次级侧，且初级侧耦接谐振槽。同步整流单元耦接次级侧，且包括第一同步整流开关与第二同步整流开关。控制单元根据谐振转换器的输出电压提供第一控制信号控制第一开关、提供第二控制信号控制第二开关、提供第一整流控制信号控制第一同步整流开关以及提供第二整流控制信号控制第二同步整流开关，第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。其中，控制单元根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整相移量，且根据操作频率低至频率阈值而控制操作频率等于频率阈值并调整相移量。
为了解决上述问题，本发明提供一种LLC谐振转换器，以克服现有技术的问题。因此，本发明LLC谐振转换器包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括第一开关与第二开关，且谐振槽耦接切换电路。变压器包括初级侧与次级侧，且初级侧耦接谐振槽。同步整流单元耦接次级侧，且包括第一同步整流开关与第二同步整流开关。控制单元根据谐振转换器的输出电压提供第一控制信号控制第一开关、提供第二控制信号控制第二开关、提供第一整流控制信号控制第一同步整流开关以及提供第二整流控制信号控制第二同步整流开关，第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。其中，控制单元根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整相移量，且根据相移量高至相移阈值而控制相移量等于相移阈值并控制操作频率为变频。
为了解决上述问题，本发明提供一种LLC谐振转换器的控制方法，以克服现有技术的问题。因此，本发明谐振转换器包括切换电路、变压器及同步整流单元，切换电路包括由第一控制信号控制的第一开关与由第二控制信号控制的第二开关，且同步整流单元包括由第一整流控制信号控制的第一同步整流开关与由第二整流控制信号控制的第二同步整流开关。控制方法包括：根据输出电压反馈得到操作频率。根据操作频率调整第一控制信号与第一整流控制信号的相移量，且根据操作频率调整第二控制信号与第二整流控制信号的相移量。判断操作频率是否低于相移频率。根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整相移量。及(a1)根据操作频率低至频率阈值而控制操作频率等于频率阈值并调整相移量；或(a2)根据相移量高至相移阈值而控制相移量等于相移阈值并控制操作频率为变频。
本发明的主要目的及技术效果在于，利用控制单元在LLC谐振转换器的操作频率低至特定值或相移量高至特定值时，固定操作频率或相移量的其中一者，以实现在不缩短维持时间的状况下，维持LLC谐振转换器于高效率，且不会额外造成谐振电容的电压应力增加的状况。
为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1为本发明具有延长维持时间功能的LLC谐振转换器；
图2A为本发明的控制方式可搭配应用的LLC谐振转换器的第一实施电路；
图2B为本发明的控制方式可搭配应用的LLC谐振转换器的第二实施电路；
图2C为本发明的控制方式可搭配应用的LLC谐振转换器的第三实施电路；
图2D为本发明的控制方式可搭配应用的LLC谐振转换器的第四实施电路；
图3为本发明控制单元的方框示意图；
图4A为本发明LLC谐振转换器在第一控制方式的频率与相位示意图；
图4B为本发明LLC谐振转换器在第二控制方式的频率与相位示意图；
图5A为本发明LLC谐振转换器操作于第一模式下的控制信号的示意图；
图5B为本发明LLC谐振转换器操作于第二模式下的控制信号的示意图；
图5C为本发明LLC谐振转换器操作于第三模式与第四模式下的控制信号的示意图；
图6为本发明LLC谐振转换器的控制方法的流程图；
图7A为本发明LLC谐振转换器在第一控制方法的细节流程图；及
图7B为本发明LLC谐振转换器在第二控制方法的细节流程图。
附图标记说明：
100…LLC谐振转换器
100-1…初级侧电路
100-2…次级侧电路
1…切换电路
12…第一开关桥臂
Q1…第一开关
Q2…第二开关
14…第二开关桥臂
Q3…第三开关
Q4…第四开关
2…谐振槽
Lr…谐振电感
Cr…谐振电容
3…变压器
32…初级侧
34…次级侧
4…同步整流单元
42…第一同步整流桥臂
SR1…第一同步整流开关
SR2…第二同步整流开关
44…第二同步整流桥臂
SR3…第三同步整流开关
SR4…第四同步整流开关
5…控制单元
52…比较单元
54…电压控制器
56…频率限制器
58…信号调制单元
582…频率控制器
584…频率与相位控制器
200…负载
Vin…输入电压
Vo…输出电压
Vo_fb…输出电压反馈值
Vo_ref…输出电压参考值
Ver…电压误差值
Sc…控制信号
Sc1…第一控制信号
Sc2…第二控制信号
Sc3…第三控制信号
Sc4…第四控制信号
Ssr1…第一整流控制信号
Ssr2…第二整流控制信号
Ssr3…第三整流控制信号
Ssr4…第四整流控制信号
Cf…频率控制命令
Fsw…操作频率
Fs…相移频率
Fr…谐振频率
Ft…频率阈值
Fmax…最高频率
Fmin…最低频率
Vs…相移量
Vt…相移阈值
Vmax…最大相移量
α…特定角度
M1…第一模式
M2…第二模式
M3…第三模式
M4、M4’…第四模式
t1～t2”…时间
S100～S340’…步骤
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：
请参阅图1为本发明具有延长维持时间功能的LLC谐振转换器。LLC谐振转换器100接收输入电压Vin，且转换输入电压Vin为输出电压Vo，以提供输出电压Vo对负载200供电。LLC谐振转换器100包括切换电路1、谐振槽2、变压器3、同步整流单元4及控制单元5，且变压器3具有初级侧32与次级侧34。初级侧32耦接切换电路1与谐振槽2，且次级侧34耦接同步整流单元4。切换电路1接收输入电压Vin，且包括第一开关Q1与第二开关Q2。谐振槽2耦接切换电路1及初级侧32，通过第一开关Q1与第二开关Q2的切换，使谐振电路2发生谐振。其中，谐振槽2可包括例如但不限于，由电容或电感组成的谐振电路。同步整流单元4耦接于次级侧34与负载200之间，且包括第一同步整流开关SR1与第二同步整流开关SR2。在LLC谐振转换器正常工作的情况下，第一同步整流开关SR1与切换电路1中的第一开关Q1的导通时序相同，且第二同步整流开关SR2与第二开关Q2的导通时序相同。
控制单元5耦接第一开关Q1、第二开关Q2、第一同步整流开关SR1及第二同步整流开关SR2，且根据谐振转换器100的输出电压Vo反馈(例如但不限于，通过反馈电路)而提供控制信号Sc。具体地，控制信号Sc包括第一控制信号Sc1、第二控制信号Sc2、第一整流控制信号Ssr1及第二整流控制信号Ssr2以分别控制第一开关Q1、第二开关Q2、第一同步整流开关SR1以及第二同步整流开关SR2。
请参阅图2A～2D为本发明的控制方式可搭配应用的LLC谐振转换器的第一至第四实施电路，复配合参阅图1。以图2B的初级侧电路100-1与次级侧电路100-2皆为全桥式(full-bridge)架构说明，初级侧电路100-1包括组成切换电路1的第一开关桥臂12与第二开关桥臂14，以及谐振槽2。第一开关桥臂12接收输入电压Vin，且包括串联耦接的第一开关Q1与第二开关Q2。控制单元5提供第一控制信号Sc1控制第一开关Q1，且提供第二控制信号Sc2控制第二开关Q2。第二开关桥臂14并联第一开关桥臂12，且包括串联耦接的第三开关Q3与第四开关Q4。控制单元5提供第三控制信号Sc3控制第三开关Q3，且提供第四控制信号Sc4控制第四开关Q4。在本发明的应用中，第一控制信号Sc1与第四控制信号Sc4为相同的控制信号，且第二控制信号Sc2与第三控制信号Sc3为相同的控制信号。并且，第一控制信号Sc1与第二控制信号Sc2为相互交错的控制信号。相互交错代表相位优选为相差180度，且可为互补或不互补(例如但不限于，开关关断的时间较长而导致信号不互补，或者两信号之间具有死区时间等)的信号。谐振槽2耦接于第一开关桥臂12与第二开关桥臂14之间，且主要由谐振电感Lr、变压器3的激磁电感(图未示)以及谐振电容Cr所组成的LLC谐振槽。
次级侧电路100-2包括组成同步整流单元4的第一同步整流桥臂42与第二同步整流桥臂44。第一同步整流桥臂42耦接变压器3的次级侧34，且包括串联耦接的第一同步整流开关SR1与第二同步整流开关SR2。第二同步整流桥臂44并联第一同步整流桥臂42，且包括串联耦接的第三同步整流开关SR3与第四同步整流开关SR4，具体地，第一同步整流开关SR1与第二同步整流开关SR2的共接点与第三同步整流开关SR3与第四同步整流开关SR4的共接点分别耦接次级侧34的两端点。控制单元5提供第一整流控制信号Ssr1控制第一同步整流开关SR1，提供第二整流控制信号Ssr2控制第二同步整流开关SR2，提供第三整流控制信号Ssr3控制第三同步整流开关SR3，提供第四整流控制信号Ssr4控制第四同步整流开关SR4。第一整流控制信号Ssr1与第四整流控制信号Ssr4为相同的控制信号，且第二整流控制信号Ssr2与第三整流控制信号Ssr3为相同的控制信号。并且，第一整流控制信号Ssr1与第二整流控制信号Ssr2为相互交错的控制信号。
其中，图2C～2D所示LLC谐振转换器100的初级侧电路100-1为半桥式(half-bridge)架构。图2A、2C所示LLC谐振转换器100的次级侧电路100-2为中心抽头式(center-taped)架构。需特别说明的是，图2A～2D中的元件、控制信号，以及后面段落的控制说明，是以相同编号表示相同控制方式，在此不再加以赘述。
请参阅图3为本发明控制单元的方框示意图，复配合参阅图1～2D。为方便说明LLC谐振转换器100的操作与控制原理，因此以图2A所示的电路拓扑为例加以说明。控制单元5接收对应于LLC谐振转换器100输出电压Vo的输出电压信号，且根据输出电压Vo的反馈得到频率控制命令Cf，以根据频率控制命令Cf控制LLC谐振转换器100中各控制信号Sc的操作频率Fsw。具体地，控制单元5通过比较单元52接收LLC谐振转换器100的输出电压反馈值Vo_fb与输出电压参考值Vo_ref。比较单元52将输出电压参考值Vo_ref与输出电压反馈值Vo_fb进行比较后，得到电压误差值Ver。
控制单元5的电压控制器54接收电压误差值Ver，且对电压误差值Ver进行运算可得到对应LLC谐振转换器100中各控制信号Sc操作频率Fsw的频率控制命令Cf。以电压控制器54为比例-积分控制器(PI controller)为例，然不以此为限制本发明。电压控制器54对电压误差值Ver进行比例与积分的线性组合运算，得到控制量，即频率控制命令Cf。再者，为了确保频率控制命令Cf不会高于控制命令量的最大值(即对应图4A～4B最高频率Fmax)或者低于控制命令量的最小值(即对应图4A～4B最低频率Fmin)，因此，通过频率限制器56限制频率控制命令Cf的上限值与下限值，以限制操作频率Fsw的最高频率Fmax与最低频率Fmin。
控制单元5的信号调制单元58包括频率控制器582与频率与相位控制器584，频率控制器582用以根据频率控制命令Cf调整第一控制信号Sc1与第二控制信号Sc2的操作频率Fsw，且频率与相位控制器584用以调整第一整流控制信号Ssr1与第二整流控制信号Ssr2的操作频率Fsw以及相移量Vs。频率控制器582与频率与相位控制器584所产出的波形，经过比较器比较及逻辑电路的控制以后，产生的脉宽调制信号即为相应于频率控制命令Cf的第一控制信号Sc1、第二控制信号Sc2、第一整流控制信号Ssr1及第二整流控制信号Ssr2。其中，频率控制器582与频率与相位控制器584例如但不限于，也可调整第一控制信号Sc1、第二控制信号Sc2、第一整流控制信号Ssr1及第二整流控制信号Ssr2的占空比。
请参阅图4A～4B分别为本发明LLC谐振转换器在第一控制方式与第二控制方式的频率与相位示意图，复配合参阅图1～3。在图4A中，当操作频率Fsw(关联于频率控制命令Cf)高于控制单元5设定的相移频率Fs且高于LLC谐振转换器10的谐振频率Fr时，LLC谐振转换器10操作于第一模式M1。在此模式下，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且相移量Vs为0度。所述变频所指的是操作频率Fsw随着输入电压Vin的变化而调整，且输入电压Vin的变化可通过输出电压Vo的反馈而得知。相移量Vs则是指整流控制信号Ssr1,Ssr2比控制信号Sc1,Sc2提前导通的相位差，其变化范围可由0度到180度之间，其中，相移量Vs为0度是指两个信号同时导通。由于第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2分别与第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1为相互交错的信号，故其操作频率Fsw与相移量Vs如同第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1。其中，输入电压Vin越低，则LLC谐振转换器10的操作模式会由第一模式M1逐渐的往第四模式M4移动。即代表着，操作频率Fsw会越低，且相移量Vs在适当时机会由0度逐渐调高。
当操作频率Fsw高于相移频率Fs但低于谐振频率Fr时，LLC谐振转换器10操作于第二模式M2。在此模式下，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且相移量Vs为0度(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。同时，控制单元5限制第一整流控制信号Ssr1与第二整流控制信号Ssr2的占空比不超过谐振周期，以避免开关动作时，次级侧电路100-2的能量回灌至初级侧电路100-1。
当操作频率Fsw低于相移频率Fs且高于控制单元5预设的频率阈值Ft时LLC谐振转换器10操作于第三模式M3。在此模式下，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且根据输入电压Vin的变化而调整相移量Vs(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。因此，随着操作频率Fsw越来越低，相移量Vs会随之由0度逐渐调高。其中，相移量Vs可以为超前或是滞后。意即，控制单元5可根据操作频率Fsw低至频率阈值Ft而控制第一整流控制信号Ssr1的相位超前第一控制信号Sc1，或控制第一控制信号Sc1的相位滞后第一整流控制信号Ssr1(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。
当操作频率Fsw持续降低到等于控制单元5预设的频率阈值Ft时LLC谐振转换器10操作于第四模式M4。在此模式下，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw等于频率阈值Ft，且仍然根据输入电压Vin的变化而调整相移量Vs(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。因此，虽然控制单元5内部所计算出的电压误差值Ver可能不断的提高，但能够通过于电压控制器54或是信号调制单元58设定对应频率阈值Ft的大小来限制住操作频率Fsw。相移量Vs则是根据输入电压Vin的降低而逐渐的调高，直到LLC谐振转换器100失效前的最大相移量Vmax为止。其中，最大相移量Vmax也可由控制单元5另行设定。
在图4B中，LLC谐振转换器10操作于第一模式M1至第三模式M3的曲线皆与图4A相同，在此不再加以赘述。直到相移量Vs由第三模式M3中的0度逐渐增加至控制单元5预设的相移阈值Vt时，LLC谐振转换器10操作于第四模式M4’。在此模式下，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且控制相移量Vs固定并等于相移阈值Vt(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。相移阈值Vt点位所对应的频率阈值Ft’则是根据控制单元5而定，但其仅为当下点位的操作频率Fsw。
因此，虽然控制单元5内部所计算出的电压误差值Ver可能不断的提高而使得操作频率Fsw不断的降低，但能够通过于频率与相位控制器584设定对应相移阈值Vt的大小来限制住相移量Vs。操作频率Fsw则是根据输入电压Vin的降低而逐渐的调低，直到LLC谐振转换器100失效前的最低频率Fmin为止。其中，最低频率Fmin也可由控制单元5另行设定。
请参阅图5A～5C分别为本发明LLC谐振转换器操作于第一模式至第四模式下的控制信号的示意图，复配合参阅图1～4B。在图5A中的第一模式M1，控制单元5提供的第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1为相位相同的变频信号。同时，第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2为相位相同的变频信号。因此，第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的导通信号上升沿的相移量Vs为0度，并且第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2的导通信号上升沿的相移量Vs亦为0度。
在图5B中的第二模式M2，控制单元5提供的第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1为相位相同的变频信号。同时，第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2为相位相同的变频信号。亦即，第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的导通信号上升沿的相移量Vs为0度，并且第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2的导通信号上升沿的相移量Vs亦为0度。在此模式中，控制单元5限制第一整流控制信号Ssr1与第二整流控制信号Ssr2的占空比(责任周期、duty cycle)不超过谐振周期。谐振周期为谐振频率Fr的倒数，即为1/Fr。
在图5C中的第三模式M3与第四模式M4，控制单元16根据输入电压Vin的变化而调整第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的相移量Vs。同时，调整第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2的相移量Vs。亦即，第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的导通信号上升沿的相移量Vs随着频率越低相移量Vs越大，例如图5C中的相移量Vs是以特定角度α(对应相移量Vs的大小)表示，α为0～180且大于0的任意数。值得一提，控制单元5控制第一整流控制信号Ssr1的相位超前第一控制信号Sc1的相位。具体控制方式是通过控制第一同步整流开关SR1的导通周期增大，以达到第一整流控制信号Ssr1的导通信号上升沿相位超前(由原本的时间0超前为时间t1”，即超前特定角度α)。第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2的控制方式亦是如此，在此不再加以赘述。
因此，当操作频率Fsw低于相移频率Fs时，控制单元5限制占空比高于谐振周期，以使其相位可产生超前的现象。通过此控制方式，使得LLC谐振转换器10于输入电压Vin不足导致输出电压Vo开始往下掉时，其输出电压Vo仍能在一段维持时间内维持在特定电压以上，使得后端耦接的电子产品(负载200)有足够的时间反应，并进行断电前数据的完整存储或备份。
请参阅图6为本发明LLC谐振转换器的控制方法的流程图，复配合参阅图1～5C。LLC谐振转换器100的电路架构如图2A～2D所示，且控制方法包括：根据输出电压反馈得到操作频率(S100)。优选的实施方式为，控制单元5接收输出电压的反馈而决定第一开关Q1、第二开关Q2、第一同步整流开关SR1及第二同步整流开关SR2的操作频率Fsw。然后，根据该操作频率调整第一控制信号与第一整流控制信号的相移量，且根据操作频率调整第二控制信号与第二整流控制信号的相移量(S120)。优选的实施方式为，控制单元5根据操作频率Fsw的变化而调整第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的相移量Vs，且第二控制信号Sc2与第二整流控制信号Ssr2的相移量Vs亦是如此。
然后，判断操作频率是否低于相移频率，以根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整该相移量(S140)。优选的实施方式为，控制单元5判断操作频率Fsw是否低于相移频率Fs。当操作频率Fsw高于相移频率Fs时，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且相移量Vs为0度(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。当操作频率Fsw低于相移频率Fs时，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且根据输入电压Vin的变化而调整相移量Vs(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。
其中，在操作频率Fsw高于相移频率Fs但低于谐振频率Fr时，控制单元5限制第一整流控制信号Ssr1与第二整流控制信号Ssr2的占空比不超过谐振周期，以避免开关动作时，次级侧电路100-2的能量回灌至初级侧电路100-1。然而，在操作频率Fsw低于相移频率Fs，控制单元5限制占空比高于谐振周期，以使其相位可产生超前的现象。
最后，根据该操作频率低至一频率阈值而控制该操作频率等于该频率阈值并调整该相移量(S160)，或者根据该相移量高至一相移阈值而控制该相移量等于该相移阈值并控制该操作频率为变频(S180)。
在步骤(S160)的固定操作频率Fsw中，优选的实施方式为，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw等于频率阈值Ft，且仍然根据输入电压Vin的变化而调整相移量Vs(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。控制单元5通过控制第一同步整流开关SR1的导通周期增大，以达到第一整流控制信号Ssr1的导通信号上升沿相位超前，且同样通过控制第二同步整流开关SR2的导通周期增大，以达到第二整流控制信号Ssr2的导通信号上升沿相位超前。在步骤(S180)的固定相移量Vs中，优选的实施方式为，控制单元5控制第一控制信号Sc1与第一整流控制信号Ssr1的操作频率Fsw为变频，且控制相移量Vs等于相移阈值Vt(第二控制信号Sc与第二整流控制信号Ssr2亦是如此)。
请参阅图7A～7B分别为本发明LLC谐振转换器在第一控制方法与第二控制方法的细节流程图，复配合参阅图1～6。如图7A所示，LLC谐振转换器100在固定操作频率Fsw的控制方法包括：首先，接收对应输出电压的输出电压反馈值与输出电压参考值，且比较输出电压反馈值与输出电压参考值而产生电压误差值(S200)。然后，对电压误差值进行运算以得到对应操作频率的频率控制命令(S220)。其中，控制单元5可根据频率控制命令Cf调制相互交错的第一控制信号Sc1与第二控制信号Sc2，且根据频率控制命令Cf调制对应于第一控制信号Sc1的第一整流控制信号Ssr1，以及根据频率控制命令Cf调制对应于第二控制信号Sc2的第二整流控制信号Ssr2。其中，操作频率Fsw是由频率控制命令Cf而产生，因此可相应地进行控制方式的判断。
然后，判断操作频率是否高于相移频率(S240)。若是(即操作频率Fsw高于相移频率Fs)，则控制第一控制信号与第二控制信号的操作频率为变频，且控制第一整流控制信号与第二整流控制信号的操作频率为变频(S300)。若否(即操作频率Fsw低于相移频率Fs)，则判断操作频率是否高于频率阈值(S260)。若是(即操作频率Fsw高于频率阈值Ft)，则控制第一控制信号与第二控制信号的操作频率为变频，且控制第一整流控制信号与第二整流控制信号的操作频率为变频并调整相移量(S320)。若否(即操作频率Fsw低至频率阈值Ft)，则控制第一控制信号与第二控制信号的操作频率固定在频率阈值，且控制第一整流控制信号与第二整流控制信号的操作频率固定在频率阈值并调整相移量(S340)。
如图7B所示，LLC谐振转换器100在固定相移量Vs的控制方法中，步骤(S200)～(S240)、(S300)～(S320)同于图7A，差异在于步骤(S240)的判断若否(即操作频率Fsw低于相移频率Fs)，则判断相移量是否高至相移阈值(S260’)。若否则进入步骤(S320)。若是(即相移量Vs等于相移阈值Vt)，则控制第一控制信号与第二控制信号的操作频率为变频，且控制第一整流控制信号与第二整流控制信号的操作频率为变频并固定相移量为相移阈值(S340’)。
故此，利用图7A与图7B的控制方式，即可使得LLC谐振转换器100于当输入电压Vin不足时，仍能在一段维持时间内维持在特定电压以上，使得后端耦接的电子产品(负载200)有足够的时间反应，并进行断电前数据的完整存储或备份。
而，以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以权利要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包括于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本公开的权利要求。

Claims (17)

1.一种LLC谐振转换器，包括：
一切换电路，包括一第一开关与一第二开关；
一谐振槽，耦接该切换电路；
一变压器，包括一初级侧与一次级侧，该初级侧耦接该谐振槽；
一同步整流单元，耦接该次级侧，包括一第一同步整流开关与一第二同步整流开关；及
一控制单元，根据该谐振转换器的一输出电压分别提供一第一控制信号控制该第一开关、一第二控制信号控制该第二开关、一第一整流控制信号控制该第一同步整流开关以及一第二整流控制信号控制该第二同步整流开关，该第一控制信号与该第一整流控制信号具有一操作频率及一相移量，且该第二控制信号与该第二整流控制信号具有该操作频率及该相移量；
其中，该控制单元根据该操作频率低于一相移频率而控制该操作频率为变频并调整该相移量，且根据该操作频率低至一频率阈值而控制该操作频率等于该频率阈值并调整该相移量。
2.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元根据该操作频率高于该相移频率但低于一谐振频率而限制该第一整流控制信号与该第二整流控制信号的一占空比不超过一谐振周期。
3.如权利要求2所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元根据该操作频率低于该相移频率而限制该占空比高于该谐振周期。
4.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元根据该操作频率低至该频率阈值而控制使该第一整流控制信号的相位超前该第一控制信号的相位，且控制使该第二整流控制信号的相位超前该第二控制信号的相位。
5.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元包括：
一比较单元，接收对应该输出电压的一输出电压反馈值与一输出电压参考值，比较该输出电压反馈值与该输出电压参考值产生一电压误差值；
一电压控制器，接收该电压误差值，对该电压误差值进行运算以得到对应该操作频率的一频率控制命令；及
一信号调制单元，根据该频率控制命令调制相互交错的该第一控制信号与该第二控制信号，且根据该频率控制命令调制对应于该第一控制信号的该第一整流控制信号，以及根据该频率控制命令调制对应于该第二控制信号的该第二整流控制信号。
6.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该切换电路包括由该第一开关与该第二开关组成的一第一开关桥臂，以形成一半桥式电路架构。
7.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该切换电路包括由该第一开关与该第二开关组成的一第一开关桥臂，及由一第三开关与一第四开关组成的一第二开关桥臂，以形成一全桥式电路架构。
8.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该变压器为中心抽头式架构，且该第一同步整流开关与该第二同步整流开关分别耦接该变压器的两端。
9.如权利要求1所述的LLC谐振转换器，其中该变压器耦接由该第一同步整流开关与该第二同步整流开关组成的一第一同步整流桥臂，以及由一第三同步整流开关与一第四同步整流开关组成的一第二同步整流桥臂，以形成一全桥式整流电路架构。
10.一种LLC谐振转换器，包括：
一切换电路，包括一第一开关与一第二开关；
一谐振槽，耦接该切换电路；
一变压器，包括一初级侧与一次级侧，该初级侧耦接该谐振槽；
一同步整流单元，耦接该次级侧，包括一第一同步整流开关与一第二同步整流开关；及
一控制单元，根据该谐振转换器的一输出电压分别提供一第一控制信号控制该第一开关、一第二控制信号控制该第二开关、一第一整流控制信号控制该第一同步整流开关以及一第二整流控制信号控制该第二同步整流开关，该第一控制信号与该第一整流控制信号具有一操作频率及一相移量，且该第二控制信号与该第二整流控制信号具有该操作频率及该相移量；
其中，该控制单元根据该操作频率低于一相移频率而控制该操作频率为变频并调整该相移量，且根据该相移量高至一相移阈值而控制该相移量等于该相移阈值并控制该操作频率为变频。
11.如权利要求10所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元根据该操作频率高于该相移频率但低于一谐振频率而限制该第一整流控制信号与该第二整流控制信号的一占空比不超过一谐振周期。
12.如权利要求11所述的LLC谐振转换器，其中该控制单元根据该操作频率低于该相移频率而限制该占空比高于该谐振周期。
13.一种LLC谐振转换器的控制方法，其中该谐振转换器包括一切换电路、一变压器及一同步整流单元，该切换电路包括由一第一控制信号控制的一第一开关与由一第二控制信号控制的一第二开关，且该同步整流单元包括由一第一整流控制信号控制的一第一同步整流开关与由一第二整流控制信号控制的一第二同步整流开关，该第一控制信号、该第二控制信号、该第一整流控制信号及该第二整流控制信号具有一操作频率；该控制方法包括：
根据一输出电压反馈得到该操作频率；
根据该操作频率调整该第一控制信号与该第一整流控制信号的一相移量以及该第二控制信号与该第二整流控制信号的该相移量；
判断该操作频率是否低于一相移频率；
根据该操作频率低于该相移频率而控制该操作频率为变频并调整该相移量；及
(a1)根据该操作频率低至一频率阈值而控制该操作频率等于该频率阈值并调整该相移量；或
(a2)根据该相移量高至一相移阈值而控制该相移量等于该相移阈值并控制该操作频率为变频。
14.如权利要求13所述的LLC谐振转换器的控制方法，还包括：
根据该操作频率高于该相移频率但低于一谐振频率而限制该第一整流控制信号与该第二整流控制信号的一占空比不超过一谐振周期。
15.如权利要求14所述的LLC谐振转换器的控制方法，还包括：
根据该操作频率低于该相移频率而限制该占空比高于该谐振周期。
16.如权利要求13所述的LLC谐振转换器的控制方法，其中步骤(a1)包括：
根据该操作频率低至该频率阈值而控制使该第一整流控制信号的相位超前该第一控制信号的相位，且控制使该第二整流控制信号的相位超前该第二控制信号的相位。
17.如权利要求13所述的LLC谐振转换器的控制方法，还包括：
接收对应该输出电压的一输出电压反馈值与一输出电压参考值，且比较该输出电压反馈值与该输出电压参考值而产生一电压误差值；
对该电压误差值进行运算以得到对应该操作频率的一频率控制命令；
根据该频率控制命令调制相互交错的该第一控制信号与该第二控制信号；及
根据该频率控制命令调制对应于该第一控制信号的该第一整流控制信号，且根据该频率控制命令调制对应于该第二控制信号的该第二整流控制信号。
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