LLC电路的控制方法以及电子设备与流程

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种LLC电路的控制方法以及电子设备。

背景技术：

LLC电路是一种包括了电容和电感的电路，具有谐振电感、谐振电容和励磁电感。LLC电路是电源主功率拓扑电路的一种，具有较好的软开关特性，可以大幅减小电源的开关损耗，提高能量的传输效率，显著降低电源的噪声，是目前使用最普遍的大功率拓扑之一。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

但是，发明人发现目前的LLC电路一般使用脉冲频率调制(PFM，Pulse Frequency Modulation)方式进行控制。PFM控制方式通过调节电路频率，控制电路增益的DC-DC转换器。因此，在轻载或空载的情况下，整个LLC电路的功耗不能进一步降低，不利于节省能源。

本发明实施例提供一种LLC电路的控制方法以及电子设备。期望在轻载或空载的情况下，能够降低LLC电路的功耗。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种LLC电路的控制方法，其中，所述控制方法包括：

判断所述LLC电路是否工作在轻载或空载模式下；

在所述LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制；在所述LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，对所述 LLC电路进行脉冲频率调制方式的控制。

根据本发明实施例的第二方面，其中，所述LLC电路包括第一互补金属氧化物半导体即CMOS晶体管和第二CMOS晶体管，以及

所述LLC电路还包括谐振电容、谐振变压器和副边整流电路。

根据本发明实施例的第三方面，其中，通过向所述第一CMOS晶体管输入占空比为D的第1驱动信号以及向所述第二CMOS晶体管输入占空比为1-D的第2驱动信号，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制。

根据本发明实施例的第四方面，其中，所述D小于50％，且所述第1驱动信号和所述第2驱动信号为固定频率或可变频率。

根据本发明实施例的第五方面，其中，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制时，所述LLC电路的工作模态包括：

所述第一CMOS晶体管导通而所述第二CMOS晶体管关断的第一模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第二模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管导通的第三模态；以及

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第四模态。

根据本发明实施例的第六方面，其中，

在所述第一模态中，所述谐振电容相当于短路，所述第二CMOS晶体管的电压为低电平；

在所述第三模态中，所述谐振电容和所述谐振变压器中的励磁电感进行谐振；

在所述第二模态和所述第四模态中，所述LLC电路进入死区时间。

根据本发明实施例的第七方面，提供一种电子设备，其中，所述电子设备包括：

LLC电路，具有第一CMOS晶体管和第二CMOS晶体管，以及谐振电容、谐振变压器和副边整流电路；

判断单元，判断所述LLC电路是否工作在轻载或空载模式下；

控制单元，在所述LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制；在所述LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行脉冲频率调制方式的控制。

根据本发明实施例的第八方面，其中，通过向所述第一CMOS晶体管输入占空比为D的第1驱动信号以及向所述第二CMOS晶体管输入占空比为1-D的第2驱动 信号，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制。

根据本发明实施例的第九方面，其中，所述D小于50％，且所述第1驱动信号和所述第2驱动信号为固定频率或可变频率。

根据本发明实施例的第十方面，其中，对所述LLC电路进行脉冲宽度调制方式的控制时，所述LLC电路的工作模态包括：

所述第一CMOS晶体管导通而所述第二CMOS晶体管关断的第一模态；其中所述谐振电容相当于短路，所述第二CMOS晶体管的电压为低电平；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第二模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管导通的第三模态；其中所述谐振电容和所述谐振变压器中的励磁电感进行谐振；以及

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第四模态。

本发明的有益效果在于：在LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行PWM方式的控制；在LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行PFM方式的控制。由此，不仅可以在中载或重载的情况下实现良好的效率，而且可以在轻载或空载的情况下降低LLC电路的功耗。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明实施例的LLC电路的控制方法的一示意图；

图2是本发明实施例的LLC电路的一示意图；

图3是本发明实施例的第1驱动信号和第2驱动信号的一示意图；

图4是本发明实施例的第1驱动信号和第2驱动信号的另一示意图；

图5是本发明实施例的电子设备的一示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本发明实施例提供一种LLC电路的控制方法。图1是本发明实施例的LLC电路的控制方法的一示意图，如图1所示，所述控制方法包括：

步骤101，判断LLC电路是否工作在轻载或空载模式下；在所述LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，执行步骤102；在所述LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，执行步骤103；

步骤102，对所述LLC电路进行PWM方式的控制；

步骤103，对所述LLC电路进行PFM方式的控制。

在本实施例中，与现有技术中对LLC电路使用PFM控制方式不同的是，本发明实施例对LLC电路的负载情况进行判断。在轻载或空载的情况下使用脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)方式，在不是轻载或空载(例如中载或者重载)的情况下使用PFM方式。

其中，对于LLC电路的负载情况的判断可以通过内部或外部器件实现，例如可以通过检测原边电路的电流和副边电路的电流，来确定LLC电路的负载输出值。但本发明不限于此，具体如何判断负载的情况还可以采用其他的实施方式。

例如，在负载输出值低于预设阈值(第1阈值)的情况下，可以确定为空载，在 负载输出值低于预设阈值(第2阈值)的情况下，可以确定为轻载；在负载输出值高于预设阈值(第3阈值)的情况下，可以确定为中载；在负载输出值高于预设阈值(第4阈值)的情况下，可以确定为重载。

图2是本发明实施例的LLC电路的一示意图。如图2所示，所述LLC电路包括两个互补金属氧化物半导体(CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)晶体管，即第一CMOS晶体管201和第二CMOS晶体管202。此外，所述LLC电路还包括谐振电容Cr 203、谐振电感Lr 204、谐振变压器205和副边整流电路206。

在PFM控制方式中，第一CMOS晶体管201和第二CMOS晶体管202都工作在占空比为50％的变频驱动信号(分别为第1驱动信号和第2驱动信号)下。而转化为PWM控制方式后，第一CMOS晶体管201可以工作在固定频率的占空比为D(小于50％)的第1驱动信号下，第二CMOS晶体管202工作在固定频率的占空比为1-D的第2驱动信号下，整个LLC电路在轻载或空载时可以用占空比来控制输出电压。本发明实施例中控制策略的核心在于，PWM控制方式使得LLC电路的输入占空比减小，工作频率变低而达到降低轻载功耗的目的。

在本实施例中，所述D小于50％，且所述第1驱动信号和所述第2驱动信号为固定频率。但本发明不限于此，其频率也可通过内部或者外部器件进行调整。即所述第1驱动信号和所述第2驱动信号也可以为可变频率。

具体地，在PWM控制方式下，在LLC电路轻载或空载时，上管(即第一CMOS晶体管)开通，占空比为D(小于50％)，谐振电容203充电的瞬间相当于短路，谐振电容203上的电压非常低(这个与PFM控制恰好不同，在PFM方式中谐振电容的电压比较高)，此时LLC电路就等效为了一个单管正激电路；

当上管(即第一CMOS晶体管)关断，下管(即第二CMOS晶体管)导通时，由于谐振电容203上的电压比较低，导致的谐振电流也会比较小，且此时恰好可以使励磁电感204电流复位；在这个过程中，谐振电流小，导致下管开通、关闭的开关损耗和导通损耗都会比较小，且下管开通时间比较长，有利于励磁电流复位。

图3是本发明实施例的第1驱动信号和第2驱动信号的一示意图。如图3所示，如图3所示，PWM方式下的驱动信号可以为方形波，其中，第1驱动信号的占空比为D，第2驱动信号的占空比为1-D。

图4是本发明实施例的第1驱动信号和第2驱动信号的另一示意图。如图4所示， 如图4所示，PWM方式下的驱动信号也可以为类似正弦波或余弦波。但本发明实施例不限于此，例如驱动信号还可以是其他波形，可以根据实际情况确定具体的实施方式。

以下对于LLC电路的模态进行说明。在LLC电路处于轻载或空载时，整个LLC电路主要工作在多个模态。以下以模态1至模态4为例进行说明，模态1到模态4完成一个周期。

即，对所述LLC电路进行PWM方式的控制时，所述LLC电路的工作模态包括：

所述第一CMOS晶体管导通而所述第二CMOS晶体管关断的第一模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第二模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管导通的第三模态；以及

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第四模态。

在所述第一模态中，上管(即第一CMOS晶体管)开通，下管(即第二CMOS晶体管)关闭。励振电流上升，谐振电容203充电，由于开通时间短，谐振电容203的电压基本不变且非常低，谐振电容203相当于短路。

在所述第二模态中，上管(即第一CMOS晶体管)关闭，下管(即第二CMOS晶体管)关闭，进入死区时间。当上管关断时，由于电感电流不能突变，励磁电感的电流逐渐减小，继续给谐振电容203充电，下管通过体内二极管实现导通箝位，为下管的零电压导通创造条件。

在所述第三模态中，上管(即第一CMOS晶体管)关闭，下管(即第二CMOS晶体管)开通。下管导通时，励磁电流通过谐振电容203和下管组成闭合回路，继续给谐振电容203充电，由于下管导通时间长，励磁电感和谐振电容203谐振，谐振电流反向且谐振电容203放电。

在所述第四模态中，上管(即第一CMOS晶体管)关闭，下管(即第二CMOS晶体管)关闭，进入死区时间。下管关闭之后，励磁电流给下管的VDS和上管的VDS充电，为实现上管的零电压导通准备条件，励磁电流复位。

由上述实施例可知，在LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行PWM方式的控制；在LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行PFM方式的控制。由此，不仅可以在中载或重载的情况下实现良好的效率，而且可以在轻载或空载的情况下降低LLC电路的功耗。

实施例2

本发明实施例提供一种电子设备，与实施例1相同的内容不再赘述。

图5是本发明实施例的电子设备的一示意图，如图5所示，所述电子设备500包括：

LLC电路501，具有第一CMOS晶体管和第二CMOS晶体管，以及谐振电容、谐振变压器和副边整流电路；

判断单元502，判断所述LLC电路501是否工作在轻载或空载模式下；

控制单元503，在所述LLC电路501工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路501进行PWM方式的控制；在所述LLC电路501没有工作在轻载或空载(例如中载或重载)模式的情况下，对所述LLC电路501进行PFM方式的控制。

在本实施例中，判断单元502和控制单元503的功能可以通过软件或者硬件的方式实现，例如可以集成到一个芯片或集成电路实现。但本发明不限于此，可以根据实际情况确定具体的实施方式。

其中，通过向所述第一CMOS晶体管输入占空比为D的第1驱动信号以及向所述第二CMOS晶体管输入占空比为1-D的第2驱动信号，对所述LLC电路进行PWM方式的控制。

在本实施例中，所述D小于50％，且所述第1驱动信号和所述第2驱动信号为固定频率。但本发明不限于此，其频率也可通过内部或者外部器件进行调整。

在本实施例中，对LLC电路进行PWM方式的控制时，所述LLC电路的工作模态包括：

所述第一CMOS晶体管导通而所述第二CMOS晶体管关断的第一模态；其中所述谐振电容相当于短路，所述第二CMOS晶体管的电压为低电平；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第二模态；

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管导通的第三模态；其中所述谐振电容和所述谐振变压器中的励磁电感进行谐振；以及

所述第一CMOS晶体管关断而所述第二CMOS晶体管关断的第四模态。

由上述实施例可知，在LLC电路工作在轻载或空载模式的情况下，对所述LLC电路进行PWM方式的控制；在LLC电路没有工作在轻载或空载模式的情况下，对 所述LLC电路进行PFM方式的控制。由此，不仅可以在中载或重载的情况下实现良好的效率，而且可以在轻载或空载的情况下降低LLC电路的功耗。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。