一种谐振变换器的容性模式保护方法和容性模式控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路，具体但不仅限于涉及谐振变换器的容性模式保护方法和容性模式控制电路。
【背景技术】
[0002]半桥LLC谐振变换器100因其软开关特性以及元器件数量少、效率高等特性广泛地运用于现代开关电源中。
[0003]图1为现有的半桥LLC谐振变换器50的简化示意图。如图1所示，谐振变换器50包括逆变电路51、谐振网络52、隔离变压器T、整流电路以及负载。逆变电路51采用半桥结构，包括串联连接在直流电压源VIN两端的高侧开关管Ml和低侧开关管M2，这两个开关管由一对互补并且占空比恒定为0.5的控制信号νω和Vm来控制。通过交替驱动高侧开关管Ml和低侧开关管M2，逆变电路51将直流电压VIN转换为方波电压Vsw。
[0004]谐振网络52被示意为一个LLC谐振变换器，包括由电感器Lr、电感器Lm以及谐振电容Cr，其中电感器Lm与隔离变压器T的原边绕组并联。通常电感器Lm为隔离变压器T的励磁电感。谐振网络52将方波电压Vsw转换为交流信号。
[0005]整流电路耦接在隔离变压器T的副边绕组与负载之间，通过变压器接收谐振网络52输出的交流信号，并将交流信号整流为半波直流信号并为负载提供直流输出电压V.。
[0006]谐振变换器50还包括控制电路。控制电路包括电压检测电路、电流检测电路、容性模式判断电路以及频率控制电路。
[0007]电压检测电路检测输出电压V.，并产生一个代表输出电压V.的反馈信号VFB。电流检测电路检测流过电感器Lr的电感电流Ir的值，并产生一个代表电感电流Ir的电流检测信号Ves。容性模式判断电路接收电流检测信号Ves并，并根据电流检测信号V ^产生一个容性模式判断信号MC，用于判定谐振变换器50工作在容性模式还是感性模式。频率控制电路接收反馈信号VFB和容性模式判断信号MC，并根据反馈信号V FB和容性模式判断信号MC产生高侧开关控制信号Vei和低侧开关控制信号V S2控制高侧开关管Ml和低侧开关管M2的导通和关断的频率。当容性模式判断信号MC指示谐振变换器50工作在容性工作模式下，频率控制电路将增大高侧开关控制信号Vu和低侧开关控制信号V 的导通和关断频率，以使得谐振变换器50快速从容性工作模式恢复到感性工作模式。
[0008]但是，一旦谐振变换器50进入到容性工作模式，高侧开关Ml和低侧开关M2极有可能因不能实现软开关而被高电压击穿损坏，因此，需要在容性模式下对高侧开关Ml和低侧开关M2进行保护。
【发明内容】
[0009]为了解决前面描述的一个问题或者多个问题，本发明提出与现有技术不同的用于谐振变换器的容性模式控制电路、方法和相应的谐振变换器。
[0010]本发明一方面提供了一种谐振变换器的容性模式保护方法，其中，谐振变换器包括至少具有一对分别以相同占空比互补导通和关断的高侧开关和低侧开关的逆变电路，改变高侧开关和低侧开关的导通和关断频率，将一输入电压转换为输出电压；谐振变换器还包括具有至少一个谐振电感和至少一个谐振电容的谐振网络；谐振变换器还包括控制电路具有正常控制模式和容性保护控制模式。所述容性模式保护方法，包括:检测流过谐振电感的电感电流，并产生一个代表电感电流的电流检测信号；根据电流检测信号判断谐振变换器工作在容性工作模式或感性工作模式；当谐振变换器进入容性工作模式，控制电路工作在容性保护控制模式，同时将高侧开关和低侧开关关断N个周期，对谐振变换器进行容性保护，其中，N为大于等于1的正整数；N个周期后，判断电流检测信号在上升过程中是否到达过零阈值，当电流检测信号在上升过程中到达过零阈值，导通高侧开关；N个周期后，判断电流检测信号在下降过程中是否到达过零阈值，当电流检测信号在下降过程中到达过零阈值，导通低侧开关；其中，当高侧开关开关和低侧开关任意一个再次导通后，控制电路跳出容性保护控制模式返回正常控制模式。
[0011]本发明另一方面提供了一种用于谐振变换器容性模式的控制电路。其中，谐振变换器包括至少具有一对分别以相同占空比互补导通和关断的高侧开关和低侧开关的逆变电路；谐振变换器通过改变高侧开关和低侧开关的导通和关断频率，将一输入电压转换为输出电压；谐振变换器还包括具有至少一个谐振电感和至少一个谐振电容的谐振网络；所述容性模式控制电路包括第一控制模式和第二控制模式。所述容性模式控制电路，包括:电压检测电路具有输入端和输出端，输入端耦接至谐振变换器的输出端检测其输出电压，并在输出端产生一个代表输出电压的反馈信号；电流检测电路具有输入端和输出端，其输入端耦接至谐振网络，检测流过谐振电感的电感电流，并在输出端提供一个代表电感电流的电流检测信号；容性模式判断电路具有输入端和输出端，其输入端接收电流检测信号，并将电流检测信号与一个过零阈值比较，在输出端产生一个容性模式判断信号，用于判断谐振变换器工作在容性模式还是感性模式，其中，当容性模式判断信号有效，谐振变换器工作在容性模式，当容性模式判断信号无效，谐振变换器工作在感性模式；频率控制电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端和第二输入端分别接收容性模式判断信号和反馈信号，并在第一输出端和第二输出端产生第一控制信号和第二控制信号，分别用于谐振变换器在第一控制模式下控制高侧开关和低侧开关的导通和关断，其中，频率控制电路根据容性模式判断信号和反馈信号的变化，改变高侧开关控制信号和低侧开关控制信号的工作频率；容性保护电路具有第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端、第一输出端和第二输出端，其第一输入端和第二输入端分别接收第一控制信号和第二控制信号，第三输入端接收容性模式判断信号，第四输入端接收电流检测信号，容性保护电路根据第一控制信号、第二控制信号、容性模式判断信号和电流检测信号分别在第一输出端和第二输出端输出第一容性保护信号和第二容性保护信号，分别用于谐振变换器在第二控制模式下控制高侧开关和低侧开关的导通和关断；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别接收第一控制信号、第二控制信号、第一容性保护信号和第二容性保护信号，逻辑电路对第一控制信号、第二控制信号、第一容性保护信号和第二容性保护信号做逻辑运算，并在第一输出端和第二输出端分别输出高侧开关控制信号和低侧开关控制信号。其中，当容性模式判断信号无效时，第一容性保护信号和第二容性保护信号无效，谐振变换器处于第一控制模式；当容性模式判断信号有效，第一容性保护信号和第二容性保护信号有效，谐振变换器处于第二控制模式，高侧开关控制信号和低侧开关控制信号控制高侧开关和低侧开关同时关断N个周期，其中N为大于等于1的正整数；在~个周期后，当电流检测信号在上升过程中到达过零阈值，第一容性保护信号无效，高侧开关控制信号导通高侧开关#个周期后，当电流检测信号在下降过程中到达过零阈值，第二容性保护信号无效，低侧开关控制信号导通低侧开关；其中，当高侧开关开关和低侧开关任意一个再次导通后，谐振变换器跳出第二控制模式。
[0012]根据本发明的实施例所提供的容性模式保护方法和容性模式控制电路可避免高侧开关和低侧开关在容性模式下损坏等优点。
【附图说明】
[0013]为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述:
[0014]图1为现有的半桥LLC谐振变换器50A的fg]化不意图；
[0015]图2为根据本发明一实施例的LLC谐振变换器100的原理示意图；
[0016]图3为根据本发明一实施例的谐振变换器工作相关参数的波形200的示意图；
[0017]图4为根据本发明另一实施例的谐振变换器工作相关参数的波形300的示意图；
[0018]图5为根据本发明一实施例的容性保护电路和逻辑电路400的电路原理图；
[0019]图6为根据本发明一实施例的谐振变换器500的电路原理图；
[0020]图7所示为根据本发明一实施例的谐振变换器的容性模式保护方法600的流程示意图。
[0021]下面将参考附图详细说明本发明的【具体实施方式】。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的或相似的部件或特征。
【具体实施方式】
[0022]下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在下面对本发明的详细描述中，为了更好地理解本发明，描述了大量的细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。为了清晰明了地阐述本发明，本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外，在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能，在其它实施例中不再赘述。尽管本发明的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的，但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。
[0023]在整个说明书中，对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子