諧振變換器及其方法技術

本申請公開了一種諧振變換器及其方法。所述諧振變換器包括：具有第一功率開關和第二功率開關的輸入功率級、諧振網絡、變壓器、第一同步整流管、第二同步整流管和控制電路。所述諧振變換器根據流過第一同步整流管的電流和流過第二同步整流管的電流，控制第一同步整流管、第二同步整流管和輸入功率級的運行：當流過第一同步整流管的電流下降為零時，第一同步整流管和第一功率開關被斷開；當流過第二同步整流管的電流下降為零時，第二同步整流管和第二功率開關被斷開。所述諧振變換器和方法保證了諧振變換器持續運行在最佳效率點。

Resonant converter and method thereof

A resonant converter and method thereof are disclosed. The resonant converter includes an input power stage having a first power switch and a second power switch, a resonant network, a transformer, a first synchronous rectifier tube, a second synchronous rectifier tube, and a control circuit. The resonant converter according to the current flowing through the first and second synchronous rectifier synchronous rectifier tube, control the first synchronous rectifier and second synchronous rectifier and the input power level operation: when the current through the first synchronous rectifier drops to zero, the first synchronous rectifier and the first power switch is switched off; when the current flowing through the second synchronous rectifier drops to zero, the second synchronous rectifier and second power switch is disconnected. The resonant converter and method ensure that the resonant converter continues to operate at the optimum efficiency point.

【技術實現步驟摘要】
諧振變換器及其方法
本專利技術涉及一種電子電路，更具體地說，本專利技術涉及一種諧振變換器及其方法。
技術介紹
諧振變換器(如LLC諧振變換器)被廣泛應用于對負載調節沒有嚴格要求的母線變換器(busconverter)。此時，諧振變換器通常為開環控制。為獲得高效率，開關頻率fs被設定為：其中，Lr為漏感的電感值，Cr為諧振電容的電容值，Tdead為功率變換器上下功率管的死區時間。但是在工業制造中，實際的漏感值和諧振電容值可能與預設值有較大的偏差，使得諧振變換器不能運行在最佳效率點。
技術實現思路
因此本專利技術的目的在于解決現有技術的上述技術問題，提出一種改進的諧振變換器及其方法。根據本專利技術的實施例，提出了一種諧振變換器，包括：輸入功率級，具有至少兩個串聯耦接在輸入端口和原邊參考地之間的第一功率開關和第二功率開關；諧振網絡、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產生受調制的輸出電壓，所述輸出功率級包括：第一同步整流管和第二同步整流管，耦接在變壓器和輸出端口之間；控制電路，根據流過第一同步整流管的電流和流過第二同步整流管的電流，控制第一同步整流管、第二同步整流管、第一功率開關和第二功率開關的運行：當流過第一同步整流管的電流下降為零時，第一同步整流管和第一功率開關被斷開；當流過第二同步整流管的電流下降為零時，第二同步整流管和第二功率開關被斷開。根據本專利技術的實施例，還提出了一種用于諧振變換器的方法，所述諧振變換器包括具有第一功率開關和第二功率開關的輸入功率級、諧振網絡、第一輸出功率級和第二輸出功率級，所述方法包括：提供占空比為50％的時鐘信號，用以控制第一功率開關和第二功率開關；監測第一輸出功率級和第二輸出功率級的電流：當第一輸出功率級的電流為零時，斷開所述第一功率開關和第一輸出功率級；當第二輸出功率級的電流為零時，斷開所述第二功率開關和第二輸出功率級。根據本專利技術各方面的上述諧振變換器及其方法，保證了諧振變換器能持續運行在最佳效率點。附圖說明圖1為根據本專利技術實施例的諧振變換器100的電路結構示意圖；圖2為根據本專利技術實施例的諧振變換器200的電路結構示意圖；圖3為根據本專利技術實施例的諧振變換器300的電路結構示意圖；圖4為根據本專利技術實施例的諧振變換器400的電路結構示意圖；圖5為根據本專利技術實施例的諧振變換器500的電路結構示意圖；圖6為根據本專利技術實施例的諧振變換器600的電路結構示意圖；圖7示意性地示出了前述各實施例的諧振變換器在運行過程中原邊電流IP、流過勵磁電感43的電流IM、流過第一同步整流管61的電流IS1、流過第二同步整流管62的電流IS2、第一功率開關31的控制信號G31、第二功率開關32的控制信號G32的時序波形圖；圖8示意性示出了根據本專利技術實施例的用于諧振變換器的方法流程圖800。具體實施方式下面將詳細描述本專利技術的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本專利技術。在以下描述中，為了提供對本專利技術的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節來實行本專利技術。在其他實例中，為了避免混淆本專利技術，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特征、結構或特性被包含在本專利技術至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特征、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應當理解，當稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。圖1為根據本專利技術實施例的諧振變換器100的電路結構示意圖。在圖1所示實施例中，所述諧振變換器100包括：輸入功率級103，具有串聯耦接在輸入端口101和原邊參考地之間的第一功率開關31和第二功率開關32；諧振網絡104、變壓器105和輸出功率級106，三者耦接在輸入功率級103和輸出端口102之間，產生受調制的輸出電壓VO，所述輸出功率級106包括：第一同步整流管61和第二同步整流管62，耦接在變壓器105和輸出端口102之間；控制電路108，根據流過第一同步整流管61的電流和流過第二同步整流管62的電流，控制第一同步整流管61、第二同步整流管62、第一功率開關31和第二功率開關32的運行：當流過第一同步整流管61的電流下降為零時，第一同步整流管61和第一功率開關31被斷開；當流過第二同步整流管62的電流下降為零時，第二同步整流管62和第二功率開關32被斷開。在圖1所示實施例中，所述第一功率開關31和第二功率開關32在其串聯耦接節點33處產生開關電壓VSW。所述諧振網絡104接收該開關電壓VSW，產生諧振電壓VRZ。在圖1所示實施例中，所述變壓器105具有：原邊繞組51，耦接至諧振網絡104；第一副邊繞組52，耦接至第一同步整流管61；第二副邊繞組53，耦接至第二同步整流管62。所述諧振網絡104包括：諧振電容41和電感42，串聯耦接在開關節點33和原邊繞組51之間。在一個實施例中，電感42為原邊繞組51的漏感41。在其他實施例中，電感42也可為獨立的電感。在實際電路中，變壓器還具有勵磁電感43，該勵磁電感與理想變壓器的原邊繞組51并聯耦接。勵磁電感43與諧振電容41、電感42一起構成LLC諧振網絡。在一個實施例中，輸入端口101接收前級電路提供的48V電壓；輸出端口102提供被調節的12V或者6V電壓。所述第一功率開關31和第二功率開關32互補導通，且在每個開關周期中，兩者的導通時間相同，即兩者各占50％的占空比。圖1所示實施例的輸入功率級103具有第一功率開關31和第二功率開關32，其為半橋結構。但是本領域的技術人員應該意識到，在諧振電路中，輸入功率級也可以為全橋結構。在一個實施例中，控制電路108接收表征流過第一同步整流管61的電流的第一電流采樣信號ICS1和流過第二同步整流管62的電流的第二電流采樣信號ICS2，產生分別用以控制第一同步整流管61、第二同步整流管62、第一功率開關31和第二功率開關32的控制信號G61、G62、G31和G32。其中第一同步整流管61和第一功率開關31導通狀態相同，第二同步整流管62和第二功率開關32的導通狀態相同。即，第一同步整流管61與第一功率開關31被同時導通/斷開，第二同步整流管62與第二功率開關32被同時導通/斷開。實際應用中，第二功率開關32在第一功率開關31被斷開后的死區時間之后被導通；第一功率開關31在第二功率開關32被斷開后的死區時間之后被導通。即，在控制信號G31的下降沿和G32的上升沿之間、以及G32的下降沿和G31的上升沿之間存在死區時間。圖2為根據本專利技術實施例的諧振變換器200的電路結構示意圖。圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種諧振變換器，包括：輸入功率級，具有至少兩個串聯耦接在輸入端口和原邊參考地之間的第一功率開關和第二功率開關；諧振網絡、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產生受調制的輸出電壓，所述輸出功率級包括：第一同步整流管和第二同步整流管，耦接在變壓器和輸出端口之間；控制電路，根據流過第一同步整流管的電流和流過第二同步整流管的電流，控制第一同步整流管、第二同步整流管、第一功率開關和第二功率開關的運行：當流過第一同步整流管的電流下降為零時，第一同步整流管和第一功率開關被斷開；當流過第二同步整流管的電流下降為零時，第二同步整流管和第二功率開關被斷開。

【技術特征摘要】
1.一種諧振變換器，包括：輸入功率級，具有至少兩個串聯耦接在輸入端口和原邊參考地之間的第一功率開關和第二功率開關；諧振網絡、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產生受調制的輸出電壓，所述輸出功率級包括：第一同步整流管和第二同步整流管，耦接在變壓器和輸出端口之間；控制電路，根據流過第一同步整流管的電流和流過第二同步整流管的電流，控制第一同步整流管、第二同步整流管、第一功率開關和第二功率開關的運行：當流過第一同步整流管的電流下降為零時，第一同步整流管和第一功率開關被斷開；當流過第二同步整流管的電流下降為零時，第二同步整流管和第二功率開關被斷開。2.如權利要求1所述的諧振變換器，還包括：第一開關管，其中流過所述第一開關管的電流與流過第一同步整流管的電流成鏡像比例關系；第二開關管，其中流過第二開關管的電流與流過第二同步整流管的電流成鏡像比例關系。3.如權利要求2所述的諧振變換器，還包括：第一連接電阻，與第一開關管串聯耦接，其中所述第一連接電阻兩端的電壓被輸送至所述控制電路；第二連接電阻，與第二開關管串聯耦接，其中所述第二連接電阻兩端的電壓被輸送至所述控制電路。4.如權利要求1所述的諧振變換器，還包括：第一采樣電阻，與第一同步整流管串聯耦接；第一運算放大器，跨接在第一同步整流管兩端，接收第一采樣電阻兩端的電壓，以產生表征流過第一同步整流管的電流至控制電路；第二采樣電阻，與第二同步整流管串聯耦接；第二運算放大器，跨接在第二同步整流管兩端，接收第二采樣電阻兩端的電壓，以產生表征流過第二同步整流管的電流至控制電路。5.如權利要求1所述的諧振變換器，其中所述控制電路包括：第一副邊控制器，根據流過第一同步整流管的電流，控制第一同步整流管的運行：當流過第一同步整流管的電流下降為零時，第一副邊控制器將第一同步整流管斷開，同時第一副邊控制器產生第一過零信號至原邊控制器，以斷開第一功率開關；第二副邊控制器，根據流過第二同步整流管的電流，控制第二同步整流管的運行：當流過第二同步整流管的電流下降為零時，第二副邊控制器將第二同步整流管斷開，同時第二副邊控制器產生第二過零信號至原邊控制器，以斷開第二功率開關；所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽茜，
申請(專利權)人：成都芯源系統有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51