专利名称：直流-直流转换器、电力变换器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术，尤其涉及一种直流-直流转换器、电力变换器及其控制方法。
背景技术：
近年来，由于能源节约运动在世界范围内的广泛推行，越来越多的客户要求开关模式的变换器在很宽的负载范围内均能达到高变换效率，所以对变换器在轻载和空载时的效率也提出了很高的要求。对此，国际能源组织(IEA)、美国和欧洲等国家和组织已制定出或正在制定相关标准，以限制开关模式变换器等电气产品在轻载和空载时的损耗。
串联谐振DC/DC变换器采用谐振变换技术，可实现开关管的零电压开通，电源损耗很小，在满载时效率很高。
图1是LLC串联谐振DC/DC变换器的基本形式。这种拓扑通常采用变频调制方式，通过改变矩形波的工作频率来稳定输出电压，占空比为50%，如图2所示。电源输出电压增益M与工作频率的关系为:
权利要求
1.一种直流-直流转换器，其特征在于，所述直流-直流转换器包含: 一输出电路，具有一负载； 一矩形波发生器，用于将一输入电压转换成驱动脉冲； 一谐振槽，用于基于该驱动脉冲以提供一第一电压给该输出电路； 一检测单元，用于检测反映该负载的状态的信号；以及 一控制单元，用于当该负载的状态为轻载或空载时，以一打嗝模式来控制该矩形波发生器，进而减小一工作期间/ 一停止期间的比例。
2.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，减少该工作期间内相对于该驱动脉冲的占空比为50%时的该驱动脉冲的数量。
3.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间改变该驱动脉冲的占空比，接着在该停止期间统计该工作期间内该驱动脉冲的数目，并根据该数目来调整该驱动脉冲的占空比。
4.如权利要求3所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间减少该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于下一个工作期间继续减少该驱动脉冲的占空比。
5.如权利要求3所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间减少该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于下一个工作期间增加该驱动脉冲的占空比。
6.如权利要求5所述的直流-直流转换器，其特征在于，在增加该驱动脉冲的占空比以后，该控制单元判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于再下一个工作期间继续增加该驱动脉冲的占空比。
7.如权利要求5所述的直流-直流转换器，其特征在于，在增加该驱动脉冲的占空比以后，该控制单元判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于再下一个工作期间减少该驱动脉冲的占空比。
8.如权利要求3所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间增加该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于下一个工作期间继续增加该驱动脉冲的占空比。
9.如权利要求3所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间增加该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于下一个工作期间减少该驱动脉冲的占空比。
10.如权利要求9所述的直流-直流转换器，其特征在于，在减少该驱动脉冲的占空比以后，该控制单元判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于再下一个工作期间继续减少该驱动脉冲的占空比。
11.如权利要求9所述的直流-直流转换器，其特征在于，在减少该驱动脉冲的占空比以后，该控制单元判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于再下一个工作期间增加该驱动脉冲的占空比。
12.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，当该负载的状态为重载或满载时，该控制单元以一调频模式来控制该矩形波发生器。
13.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，该矩形波发生器包含一开关器件，该控制单元控制该开关器件的启闭以输出该驱动脉冲，其中该驱动脉冲的幅值与该输入电压相等或2倍于该输入电压。
14.如权利要求13所述的直流-直流转换器，其特征在于，该开关器件为一半桥电路或一全桥电路。
15.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，该负载包含一电阻器。
16.如权利要求15所述的直流-直流转换器，其特征在于，该负载还包含一变压器与一整流器，彼此电性连接至该电阻器。
17.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，该驱动脉冲的工作频率高于该谐振槽的谐振频率，且该驱动脉冲的占空比落于一预定范围内，藉此该直流-直流转换器的电压增益高于该占空比为50%时所对应的电压增益。
18.如权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，该谐振槽为一串联谐振电路或一并联谐振电路。
19.如权利要求18所述的直流-直流转换器，其特征在于，该串联谐振电路为一LC串联谐振电路或一 LLC串联谐振电路。
20.如权利要求19所述的直流-直流转换器，其特征在于，该LLC串联谐振电路包含一励磁电感器、一谐振电感器与一谐振电容器彼此串联，其中该励磁电感器与该负载并联。
21.如权利要求20所述的直流-直流转换器，其特征在于，该占空比小于50%且大于该预定范围的下限值，当该谐振电容器充电时，该直流-直流转换器的电压增益高于该占空比为50%时所对应的电压增益。
22.如权利要求20所述 的直流-直流转换器，其特征在于，该占空比大于50%且小于该预定范围的上限值，当该谐振电容器放电时，该直流-直流转换器的电压增益高于该占空比为50%时所对应的电压增益。
23.一种电力变换器,其特征在于,所述电力变换器包含: 权利要求1至22中任意一项所述的直流-直流转换器； 一功率因数校正装置，电性耦接该直流-直流转换器；以及 一电磁干扰滤波器，电性耦接该功率因数校正装置，用于接收一交流电，该交流电经该电磁干扰滤波器及该功率因数校正装置转换后对该直流-直流转换器提供该输入电压。
24.如权利要求23所述的电力变换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该功率因数校正装置降低对该直流-直流转换器所提供的该输入电压。
25.如权利要求23所述的电力变换器，其特征在于，当该负载的状态为轻载或空载时，该功率因数校正装置关闭。
26.如权利要求23所述的电力变换器，其特征在于，该功率因数校正装置包含: 一桥式整流器；以及 一功率因数校正器，电性耦接该桥式整流器。
27.如权利要求23所述的电力变换器，其特征在于，该功率因数校正装置包含一无桥功率因数校正器。
28.一种电力变换器的控制方法，其特征在于，该控制方法包含以下步骤: (a)将一输入电压转换成驱动脉冲； (b)基于该驱动脉冲以提供一第一电压给一负载； (c)检测反映该负载的状态的信号；以及 (d)当该负载的状态为轻载或空载时，以一打嗝模式来控制该驱动脉冲，进而减小一工作期间/一停止期间的比例。
29.如权利要求28所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，以一打嗝模式来控制该驱动脉冲，减少该工作期间内相对于该驱动脉冲的占空比为50 %时的该驱动脉冲的数量。
30.如权利要求28所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，在该工作期间改变该驱动脉冲的占空比，接着在该停止期间统计该工作期间内该驱动脉冲的数目，并根据该数目来调整该驱动脉冲的占空比。
31.如权利要求30所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，在该工作期间减少该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于下一个工作期间继续减少该驱动脉冲的占空比。
32.如权利要求30所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，在该工作期间减少该驱动脉冲的占空比，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于下一个工作期间增加该驱 动脉冲的占空比。
33.如权利要求32所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)更包含: 在增加该驱动脉冲的占空比以后，该控制单元判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于再下一个工作期间继续增加该驱动脉冲的占空比。
34.如权利要求32所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)更包含: 在增加该驱动脉冲的占空比以后，判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于再下一个工作期间减少该驱动脉冲的占空比。
35.如权利要求30所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间增加该驱动脉冲的占空t匕，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于下一个工作期间继续增加该驱动脉冲的占空比。
36.如权利要求30所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，该控制单元在该工作期间增加该驱动脉冲的占空t匕，当在该停止期间判定该工作期间内该驱动脉冲的数目较上一个工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于下一个工作期间减少该驱动脉冲的占空比。
37.如权利要求36所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)更包含: 在减少该驱动脉冲的占空比以后，判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目减少或不变时，于再下一个工作期间继续减少该驱动脉冲的占空比。
38.如权利要求36所述的控制方法，其特征在于，步骤(d)更包含: 在减少该驱动脉冲的占空比以后，判定该下一个工作期间内该驱动脉冲的数目较该工作期间内驱动脉冲的数目增加时，于再下一个工作期间增加该驱动脉冲的占空比。
39.如权利要求28所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包含: 当该负载的状态为重载或满载时，该控制单元以一调频模式来控制该矩形波发生器。
40.如权利要求28所述的控制方法，其特征在于，步骤(a)包含: 控制一开关器件的启闭以输出该驱动脉冲，其中该驱动脉冲的幅值与该输入电压相等
41.如权利要求28所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包含: 利用一电磁干扰滤波器接收一交流电，该交流电经该电磁干扰滤波器及一功率因数校正装置转换后提供该输入电压。
42.如权利要求41所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，降低该功率因数校正装置所提供的该输入电压。
43.如权利要求41所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包含: 当该负载的状态为轻载或空载时，关闭功率因数校正装置。
全文摘要
本发明提供了一种直流-直流转换器、电力变换器及其控制方法。该直流-直流转换器包括输出电路、矩形波发生器、谐振槽、检测单元与控制单元。输出电路具有一负载，矩形波发生器将一输入电压转换成驱动脉冲，谐振槽用于基于驱动脉冲以提供一第一电压给输出电路，检测单元用于检测反映负载的状态的信号，当负载的状态为轻载或空载时，控制单元以一打嗝模式来控制矩形波发生器，进而减小一工作期间/一停止期间的比例。采用本发明，藉由上述方式减小一工作期间/一停止期间的比例，或逐次减少该工作期间内相对于该驱动脉冲的占空比为50％时的该驱动脉冲的数量，使得能量传输时间的比率减小，从而实现轻载时效率的提高。
文档编号H02M3/335GK103138581SQ201110394250
公开日2013年6月5日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者忽培青, 金红元, 甘鸿坚, 应建平 申请人:台达电子企业管理(上海)有限公司