一种串联谐振变换器的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种串联谐振变换器的控制方法，该方法通过采集串联谐振变换器的模拟输出信号获得反馈信号，并根据反馈信号改变串联谐振变换器的工作频率；且当串联谐振变换器的负载为轻载或空载状态时，其采用调频调宽、定宽调频两种相结合的混合控制模式，当负载重载时，其采用调频控制模式，且混合控制模式和调频控制模式通过滞环控制进行切换。本发明通过在负载轻载或者空载时采用混合控制模式和通过滞环控制实现混合控制模式和调频控制模式切换的方式，从而解决了串联谐振变换器在低压轻载或空载状态下的电压不稳定的问题、有效的扩展了输出范围，同时解决了因调整占空比时输出电压增益不单调、环路难以控制的问题。
【专利说明】一种串联谐振变换器的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及谐振电源变换技术，具体涉及一种串联谐振变换器的控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电源变换技术的发展，高效率高功率密度成为一个重要的发展趋势。谐振变换器以其软开关，效率高，工作频率高，体积小等优点在开关电源技术应用中得到广泛的应用和关注。串联谐振变换器作为其中的一种简单电路拓扑，既能够满足高频化要求，又能够达到较高的转换效率，已被业界广泛采用。
[0003]以LLC (Lr, Lm, Cr的缩写，它们分别代表谐振参数中的谐振电感、励磁电感和谐振电容)串联谐振变换器为例，变换器上的谐振元件工作在正弦谐振状态的时候，开关管上的电压自然过零，在变频的范围内都能够实现原边开关管的零电压开通与关断，所以电源损耗很小。因此这种拓扑通常采用变频调制(Pulse frequency modulation,简称PFM)控制模式。
[0004]图1为半桥LLC串联谐振变换器主电路拓扑。电路在进行PFM控制时，功率管Q1、Q2占空比均为0.5，采用固定死区的互补调频方式来进行控制。LLC串联谐振变换器主电路的谐振网络等效电路如图2所不，由等效电路图可得出LLC串联谐振变换器主电路直流电压增益表达式为:
`[0006]其中，V0为输出电压，Vin为输入电压，fs为工作频率(亦即开关管的导通频率)，fr为谐振频率，Lr为谐振电感，Lffl为励磁电感，Q为品质因数，品质因数的表达式为:
Q= = ^ ILl.(2)
[0007]^ L'
[0008]由表达式(I)可绘出LLC串联谐振变换器增益特性曲线示意图如图3所示，LLC串联谐振变换器按工作特性可分为三个区域。当工作频率fs>fr时，处于第一个工作区；fm<fs<fr时工作于第二个区域；fs〈fm时,工作于第三区。
[0009]当工作频率fs大于谐振频率f；时，励磁电感Lm作为负载未参与谐振，此时的工作模式类似于一般的串联谐振变换器(SRC)。当变换器输出空载或轻载时，Ra。接近为无穷大，Q近似为0，因此表达式(I)可简化为
【权利要求】
1.一种串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:通过采集串联谐振变换器的模拟输出信号获得反馈信号，并根据反馈信号改变串联谐振变换器的工作频率；根据负载的状态选择串联谐振变换器的控制模式，当负载轻载或空载状态时，串联谐振变换器采用调频调宽、定宽调频两种相结合的混合控制模式，当负载重载时，串联谐振变换器采用调频控制模式，且混合控制模式和调频控制模式通过滞环控制进行切换。
2.如权利要求1所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:所述串联谐振变换器的工作频率是通过反馈信号与给定值的差的绝对值进行积分运算后乘以一定的比例获得。
3.如权利要求1所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:当串联谐振变换器采用混合控制模式时，其中的调频调宽控制模式是频率和占空比同时进行调整控制的控制模式。
4.如权利要求1所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:设置调频状态标志位及预设与调频状态标志位对应的切入频率，将计算出的工作频率与预设切入频率进行比较，根据比较结果来确定变换器串联谐振变换器的控制模式。
5.如权利要求4所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:调频状态标志位为O或1，当调频状态标志位为O时，预设的切入频率为第一切入频率，当工作频率大于第一切入频率时，串联谐振变换器采用混合控制模式，否则将调频状态标志位置1，串联谐振变换器进入调频控制模式；调频状态标志位为I时，预设的切入频率为第二切入频率，当串联谐振变换器小于第二切入频率时，串联谐振变换器采用调频控制模式，否则将调频状态标志位置O，串联谐振变换器进入混合控制模式。
6.如权利要求5所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:在调频状态标志位为O且工作频率小于第一切入频率时或调频状态标志位为I且工作频率大于第二切入频率时，将工作频率设置为第一切入频率和第二切入频率之间的一个频率值。
7.如权利要求5所述串联谐振变换器的控制方法，其特征在于:在混合控制模式下，当工作频率大于一预定值时，将串联谐振变换器工作的占空比设为O，当工作频率在第一切入频率和第二切入频率之间时，使串联谐振变换器采用定宽调频控制模式，工作频率在第二切入频率和预定值之间时，使串联谐振变换器采用调频调宽控制模式。
【文档编号】H02M3/28GK103795252SQ201210428206
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】刘溪川, 鲍胜华, 陈洲 申请人:中兴通讯股份有限公司