CN1347192A - 谐振电压控制型功率变换器 - Google Patents
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Abstract
一种谐振电压控制型功率变换器,由谐振式功率变换装置、信号检测处理器、双路输出的电流型控制IC电路和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路构成,双路输出的电流型控制IC电路一电压信号输入端与谐振式功率变换装置输出端相连、另一电压信号输入端接预设的输出电压基准信号构成外输出电压控制环,双路输出的电流型控制IC电路的电流信号输入端接信号检测处理器输出端构成内谐振电压控制环,具有即时的控制和前馈补偿功能,同时又不失谐振式电路高效率、高可靠性、低干扰的优势,结构简单,与现有技术相比:稳定性更好、可靠性更高,具有现有技术不可比拟的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种谐振式功率变换器，特别是一种谐振电压控制型功率变换器。
背景技术
在现有技术中，谐振式功率变换器一般采用的都是传统的单电压环控制技术，如附图1所示，由谐振式功率变换装置1’、误差放大器2’和压控振荡器3’及分相器4’构成的谐振式功率变换器，具有误差放大器2’的一输入端与谐振式功率变换装置1’的输出端相连、压控振荡器3’的控制端接误差放大器2’的输出端、分相器4’的输入端接压控振荡器3’的输出端而其两输出端分别与谐振式功率变换装置1’的两主开关管(S1、S2)控制端相连构成的输出电压控制环，将输出电压与预设的输出电压基准信号相比较，以输出误差调控电路的工作频率来实现输出的稳定，由于谐振回路本身就是一个惯性很大的环节，不大容易接受外来控制，对电路中所产生的瞬变因素反应很慢，至少需要几到几十个开关周期，当调控发生作用时，瞬变因素所产生的危害可能早已形成，间歇、自激、软开关局部功能丧失等现象很容易发生，“爆管”类恶性故障也在所难免，因而导致电路的可靠性下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中的谐振式功率变换器存在的对瞬变因素快速应变能力差而导致电路可靠性下降的问题，提供一种以传统的输出电压控制环为外环来保证输出的长期稳定性、而以增设的即时控制的谐振电压控制环为内环来提高电路对瞬变因素快速应变能力和电路可靠性的谐振电压控制型功率变换器。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案为：这种谐振电压控制型功率变换器，它由谐振式功率变换装置1、信号检测处理器2、双路输出的电流型控制IC电路3和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4构成，信号检测处理器2检取并将检取的反映谐振式功率变换装置谐振电容Cr上的谐振电压
的正弦波信号的上升边和下降边以双路输出的电流型控制IC电路3输出关断时刻为界提取出来排列成锯齿波形信号Ur，双路输出的电流型控制IC电路3的两输出端分别与谐振式功率变换装置1的两组主开关管的控制端和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4的输入端相连，双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4的输出端与双路输出的电流型控制IC电路3的外设定时元件和信号检测处理器2的复位控制端相连，双路输出的电流型控制IC电路8的一电压信号输入端与谐振式功率变换装置1的输出端相连、另一电压信号输入端接预设的输出电压基准信号Uf构成的外环为传统的输出电压控制环，以保证电路输出的长期稳定性；而双路输出的电流型控制IC电路3的电流信号输入端接信号检测处理器2的输出端构成的内环为即时控制的谐振电压控制环，以提高电路对瞬变因素的快速应变能力和电路可靠性，在这样的谐振式功率变换器中，双路输出的电流型控制IC电路3以其输出脉冲的回零信息指令双路输出的电流型控制IC电路3输出下一个半周的脉冲信息，同时指令信号检测处理器2复位并开始检取反映谐振式功率变换装置谐振电容Cr上的谐振电压
信号下一个半周的信息。这样的谐振式功率变换器，当输出电压Uo出现正或负偏差时，双路输出的电流型控制IC电路3通过减小或增大控制谐振式功率变换装置主开关管工作的控制脉冲宽度，以调控谐振式功率变换装置谐振电容Cr的充放电时间，即可稳定输出，完成对谐振式功率变换装置输出的长期稳定性外环调控；当电路中产生瞬变因素，使谐振式功率变换装置谐振电容Cr上的谐振电压幅度突升或突降时，双路输出的电流型控制IC电路3通过减小或增大控制谐振式功率变换装置主开关管工作的控制脉冲宽度，调控谐振式功率变换装置谐振电容Cr的充放电时间，即可消除瞬变因素的影响、稳定输出，完成消除瞬变因素影响的即时稳定性内环调控。
上述的功率变换器，双路输出的电流型控制IC电路3也可用分立元件电压误差放大器31、电流比较器32、触发器34、与门电路35和分相器36及振荡器33搭接构成，振荡器33作脉冲信号源，振荡器33的外设定时元件即构成的双路输出的电流型控制电路3的外设定时元件，电压误差放大器31的两输入端作构成的双路输出的电流型控制电路3的两电压信号输入端，电流比较器32的一输入端与电压误差放大器31的输出端相连、另一输入端作构成的双路输出的电流型控制电路3的电流信号输入端，触发器34的两输入端分别与电流比较器32和振荡器33的输出端相连，与门电路35的一输入端接触发器34的输出端、另一输入端也与振荡器33的输出端相连，分相器36的输入端接与门电路35的输出端而其两输出端作构成的双路输出的电流型控制电路3的两输出端。
上述的功率变换器，其信号检测处理器2可以由检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路电流的电流采样器和其后连接的整流器、带有电子开关的积分变换器构成，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器2的复位控制端，通过电流采样器检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的谐振电流信号，然后通过其后连接的整流器整流，再经带有电子开关的积分变换器还原成谐振电容两端谐振电压信息并形成便于双路输出的电流型控制IC电路电流信号输入端使用的锯齿波形信号；也可以由检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr两端电压的电压采样器和其后连接的微分变换器、整流器、带有电子开关的积分变换器构成，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器2的复位控制端，通过电压采样器检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr上的谐振电压信号，然后通过其后连接微分变换器转换成谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的谐振电流信号，再通过其后的整流器整流，再经带有电子开关的积分变换器还原成谐振电容两端谐振电压信息并形成便于双路输出的电流型控制IC电路电流信号输入端使用的锯齿波形信号；还可以由跨接在谐振式功率变换装置谐振电容Cr两端的RC或RL微分变换器、整流器、带有电子开关的积分变换器构成，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器2的复位控制端，通过微分变换器取得谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的谐振电流信号，再通过其后的整流器整流，再经带有电子开关的积分变换器还原成谐振电容两端谐振电压信息并形成便于双路输出的电流型控制IC电路电流信号输入端使用的锯齿波形信号。
上述的检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路电流的电流采样器可以是一串在谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的电流耦合器；也可以是一串在谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的取样电阻。
上述的检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr两端电压的电压采样器可以是一接在谐振式功率变换装置谐振电容Cr两端的电压耦合器；也可以是一接在谐振式功率变换装置谐振电容Cr两端的耦合电容。
上述的功率变换器，其中之谐振式功率变换装置1可以是全桥、半桥，也可以是推拉结构的谐振式功率变换装置。
本发明所提供的这种谐振电压控制型功率变换器，以传统的输出电压控制环为外环来保证输出的长期稳定性、而以增设的谐振电压控制环为内环来提高电路对瞬变因素快速应变能力和电路的可靠性，具有即时的控制和前馈补偿功能，同时又不失谐振式电路高效率、高可靠性、低干扰的优势，结构简单，稳定性更好、可靠性更高，具有现有技术不可比拟的优点。
附图说明
图1为现有的谐振式功率变换器的电原理图。
图2为本发明所提供的谐振电压控制型功率变换器的原理框图。
图3为本发明所提供的谐振电压控制型功率变换器的谐振式功率变换装置谐振电容Cr上的谐振电压信号波形图(图3a)和信号检测处理器输出信号波形图(图3b)。
图4为本发明实施例所提供的谐振电压控制型功率变换器的电原理图。
具体实施方式
参照附图，本发明实施例所提供的这种谐振电压控制型功率变换器，它由推拉结构的谐振式功率变换装置1、信号检测处理器2、双路输出的电流型控制IC电路3和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4构成，信号检测处理器2由检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路电流的电流采样器21和其后连接的整流器22、带有电子开关的积分变换器23构成，检取谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路电流的电流采样器21是一串在谐振式功率变换装置谐振电容Cr回路的电流耦合器，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器2的复位控制端；双路输出的电流型控制IC电路3的两输出端分别与谐振式功率变换装置1的两主开关管(S1、S2)的控制端和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4的输入端相连，双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路4是一或门电路、其输出端与双路输出的电流型控制IC电路3的外设定时元件和信号检测处理器2的积分变换器23中的电子开关控制端相连，双路输出的电流型控制IC电路3的一电压信号输入端与谐振式功率变换装置1的输出端相连、另一电压信号输入端接预设的输出电压基准信号Uf构成的外环为传统的输出电压控制环；而双路输出的电流型控制IC电路3的电流信号输入端接信号检测处理器2的输出端构成的内环为即时控制的谐振电压控制环。
Claims (9)
1、一种谐振电压控制型功率变换器，具有谐振式功率变换装置(1)、双路输出的电流型控制IC电路(3)，其特征在于：它是由谐振式功率变换装置(1)、信号检测处理器(2)、双路输出的电流型控制IC电路(3)和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路(4)构成的，信号检测处理器(2)检取并将检取的反映谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)上的谐振电压
的正弦波信号的上升边和下降边以双路输出的电流型控制IC电路3输出关断时刻为界提取出来排列成锯齿波形信号(Ur)，双路输出的电流型控制IC电路(3)的两输出端分别与谐振式功率变换装置(1)的两组主开关管的控制端和双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路(4)的输入端相连，双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路(4)的输出端与双路输出的电流型控制IC电路(3)的外设定时元件和信号检测处理器(2)的复位控制端相连，双路输出的电流型控制IC电路(3)的一电压信号输入端与谐振式功率变换装置(1)的输出端相连、另一电压信号输入端接预设的输出电压基准信号(Uf)构成的外环为传统的输出电压控制环；而双路输出的电流型控制IC电路(3)的电流信号输入端接信号检测处理器(2)的输出端构成的内环为即时控制的谐振电压控制环。
2、根据权利要求1所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其双路输出的电流型控制IC电路(3)是用分立元件电压误差放大器(31)、电流比较器(32)、触发器(34)、与门电路(35)和分相器(36)及振荡器(33)搭接构成的，振荡器(33)作脉冲信号源，振荡器(33)的外设定时元件即构成的双路输出的电流型控制电路(3)的外设定时元件，电压误差放大器(31)的两输入端作构成的双路输出的电流型控制电路(3)的两电压信号输入端，电流比较器(32)的一输入端与电压误差放大器(31)的输出端相连、另一输入端作构成的双路输出的电流型控制电路(3)的电流信号输入端，触发器(34)的两输入端分别与电流比较器(32)和振荡器(33)的输出端相连，与门电路(35)的一输入端接触发器(34)的输出端、另一输入端也与振荡器(33)的输出端相连，分相器(36)的输入端接与门电路(35)的输出端而其两输出端作构成的双路输出的电流型控制电路(3)的两输出端。
3、根据权利要求1或2所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其信号检测处理器(2)是由检取谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)回路电流的电流采样器(21)和其后连接的整流器(22)、带有电子开关的积分变换器(23)构成的，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器(2)的复位控制端。
4、根据权利要求3所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其检取谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)回路电流的电流采样器是一串在谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)回路的电流耦合器。
5、根据权利要求1或2所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其信号检测处理器(2)是由检取谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)两端电压的电压采样器和其后连接的微分变换器、整流器、带有电子开关的积分变换器构成的，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器(2)的复位控制端。
6、根据权利要求5所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其检取谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)两端电压的电压采样器是一接在谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)两端的电压耦合器。
7、根据权利要求1或2所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其信号检测处理器(2)是由跨接在谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)两端的RC微分变换器、整流器、带有电子开关的积分变换器构成的，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器(2)的复位控制端。
8、根据权利要求1或2所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其信号检测处理器(2)是由跨接在谐振式功率变换装置谐振电容(Cr)两端的RL微分变换器、整流器、带有电子开关的积分变换器构成的，积分变换器中的电子开关控制端即构成的信号检测处理器(2)的复位控制端。
9、根据权利要求1所述的谐振电压控制型功率变换器，其特征在于：其双路输出的电流型控制IC电路输出脉冲回零检测电路(4)是一或门电路。
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