本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种提高llc谐振变换器可靠性的方法及相关装置。
背景技术：
目前，开关电源正向着高功率密度和高效率的方向发展，llc谐振变换器因其优异的软开关特性及升压能力，正得到越来越广泛的应用。
如图1所示为llc谐振变换器的工作特性示意图，其中，纵坐标为电压转换率的绝对值，横坐标为llc谐振变换器的工作频率fs与llc谐振变换器的谐振频率fr之比，qs为品质因数。根据llc谐振变换器的直流增益特性，可以将其工作模式划分为三个工作区域，区域1和区域2为zvs区域(模式)，区域3为zcs区域(模式)。对于mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)而言，zvs模式的开关损耗比zcs模式的开关损耗要小。
硅基mosfet体二极管可作为llc谐振变换器的原边开关器件。硅基mosfet体二极管关断时会产生很大反向恢复电流，因此，当使用硅基mosfet作为原边开关器件的llc谐振变换器工作在zcs区域时，其过高的反向恢复电流及开关损耗会对该开关器件的可靠性造成严重影响，因而，llc谐振变换器通常被设计工作在zvs区域，而避免工作在zcs区域。但是如果不增加额外的应对措施，llc谐振变换器在开机、负载跳变及输入跳变时仍会不可避免地进入zcs区域，导致其可靠性降低。
为解决上述问题，目前业界常用的方法有：使用碳化硅材质的mosfet、使用快恢复特性的硅材质mosfet、使用通流能力更高的mosfet，或使用散热性能更好的散热器等。但上述措施都会增加llc谐振变换器的硬件成本。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的方法及相关装置，用以解决使用硅基mosfet体二极管作为原边开关器件的llc谐振变换器由于在开机、负载跳变及输入跳变时工作在zcs区域引起mosfet失效所导致的可靠性低的问题。
本发明实施例提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的方法，所述方法包括：
获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；
根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；
若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
可选地，所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息包括：
所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，
所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
可选地，所述llc谐振变换器包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
相应地，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行任一上述提高llc谐振变换器可靠性的方法。
相应地，本发明实施例还提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的装置，包括：
获取单元，用于获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；
计算单元，用于根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；
执行单元，用于若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
可选地，所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息包括：
所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，
所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
可选地，所述llc谐振变换器包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
相应地，本发明实施例还提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的实体装置，包括：
存储器，用于存储程序指令以及llc谐振变换器的固有参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；
采样电路，用于采集表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行：获取所述llc谐振变换器的固有参数信息以及所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
可选地，所述采样电路，具体用于采集所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，采集所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
可选地，所述llc谐振变换器包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的方法及相关装置，可获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；并根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；以及，若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。也就是说，可根据llc谐振变换器的负载情况，实时调整llc谐振变换器的工作频率的最小值，以确保llc谐振变换器始终工作在zvs模式；因此，不仅可有效提高使用硅基mosfet体二极管作为原边开关器件的llc谐振变换器在开机、负载跳变及输入跳变时的可靠性；而且，无需对llc谐振变换器进行硬件改进，改进成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1所示为llc谐振变换器的工作特性示意图；
图2所示为本发明实施例一中的提高llc谐振变换器可靠性的方法的步骤流程图；
图3所示为本发明实施例一中的全桥llc谐振变换器的拓扑结构图；
图4所示为本发明实施例一中的对称半桥llc谐振变换器的拓扑结构图；
图5所示为本发明实施例一中的不对称半桥llc谐振变换器的拓扑结构图；
图6所示为本发明实施例二中的提高llc谐振变换器可靠性的装置的结构示意图；
图7所示为本发明实施例二中的提高llc谐振变换器可靠性的实体装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例一提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的方法，具体地，如图2所示，其为本发明实施例一中所述方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：
步骤201：获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比。
可选地，所述llc谐振变换器可包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
全桥llc谐振变换器的拓扑结构如图3所示，包括：一全桥电路，耦接于一输入电压，且包含四只开关器件a、b、c、d；一电感lr串联一电容cr，耦接于该桥式电路，受该些开关器件驱动；一变压器t1，耦接于该谐振网络；一整流电路，耦接于该变压器t1；一lc滤波器，耦接于该整流电路及变压器t1。
对称半桥llc谐振变换器的拓扑结构如图4所示，包括：一半桥电路，耦接于一输入电压，且包含二只开关器件a、b；两电容cr1、cr2串联，耦接于一输入电压；一电感lr耦接于该桥式电路，受该些开关器件驱动；一变压器t1，耦接于该谐振网络；一整流电路，耦接于该变压器t1；一lc滤波器，耦接于该整流电路及变压器t1。
不对称半桥llc谐振变换器的拓扑结构如图5所示，包括：一半桥电路，耦接于一输入电压，且包含二只开关器件a、b；一电感lr串联一电容cr，耦接于该桥式电路，受该些开关器件驱动；一变压器t1，耦接于该谐振网络；一整流电路，耦接于该变压器t1；一lc滤波器，耦接于该整流电路及变压器t1。
本发明实施例提供的所述方法可适用于上述三种拓扑结构的llc谐振变换器，例如，以不对称半桥llc谐振变换器为例，获取到的不对称半桥llc谐振变换器的固有参数信息可包括：谐振电感lr的电感值、谐振电容cr的电容值、变压器t1的原边线圈的电感值以及变压器t1的原副边匝数比。
另外，需要说明的是，由于针对任一llc谐振变换器，其固有参数信息是固定不变的，不会根据负载的变化而变化；因此，针对任一llc谐振变换器，可将其固有参数信息预先存储在flash闪存或eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，带电可擦可编程只读存储器)中，以供执行所述方法时随时获取。
可选地，所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息可包括：
所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，
所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
由于输出电压的电压值可等于输入电压的电压值与所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比之比，输出电流的电流值等于输入电流的电流值与所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比之积；因此，可采集输出电压与输入电压其中之一或全部，以及输出电流与输入电流其中之一或全部作为表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息，本实施例在此不作任何限定。
可选地，具体可采用采样电路采集表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息，例如，可利用电压采样电路采集所述llc谐振变换器的输出电压的电压值，利用电流采样电路采集所述llc谐振变换器的输出电流的电流值，本实施例在此不再赘述。
步骤202：根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值。
例如，以不对称半桥llc谐振变换器为例，根据其工作特性可知，不对称半桥llc谐振变换器的转换方程为：
其中，|m|为电压转换率的绝对值；
由图1(llc谐振变换器的工作特性示意图)可知，针对任一条增益曲线，其拐点即为llc谐振变换器工作在zcs区域与zvs区域的临界点，当x的值(llc谐振变换器的工作频率fs与llc谐振变换器的谐振频率fr的比值)小于拐点处的横坐标时，llc谐振变换器将工作在zcs区域；因此，只需对不对称半桥llc谐振变换器的转换方程求导，再将获得的lr、cr、lp、a、vo以及io带入导数方程，确定使得导数为0的fs的值，即确定使得不对称半桥llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值。
需要说明的是，由于负载等效电阻r也可通过输入电压的电压值、输入电流的电流值以及llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比计算得到，因此，当采集llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值作为表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息时，llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值的确定方法类似，本实施例在此不再赘述。
仍需要说明的是，由于不同拓扑结构的llc谐振变换器的工作特性相似，仅是转换方程的表达式不完全相同，因此，对于其他拓扑结构的llc谐振变换器，其工作在zvs区域的最低工作频率值的确定方法也类似，本实施例在此不再赘述。
步骤203：若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
可选地，可根据实际使用情况预先为所述llc谐振变换器设置一个初始工作频率取值范围，再根据负载情况实时或者在每次llc谐振变换器的驱动电路发波前调整该工作频率取值范围的最小值。
优选地，若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则可调整所述工作频率的取值范围的最小值等于所述最低工作频率值。
可选地，若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值不小于所述最低工作频率值，则可保持所述工作频率的取值范围的最小值不变。
相应地，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述任一所述的提高llc谐振变换器可靠性的方法。
综上所述，本发明实施例提供的提高llc谐振变换器可靠性的方法，可获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；并根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；以及，若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。也就是说，可根据llc谐振变换器的负载情况，实时调整llc谐振变换器的工作频率的最小值，以确保llc谐振变换器始终工作在zvs模式；因此，不仅可有效提高使用硅基mosfet体二极管作为原边开关器件的llc谐振变换器在开机、负载跳变及输入跳变时的可靠性；而且，无需对llc谐振变换器进行硬件改进，改进成本较低。
实施例二：
基于同样的发明构思，本发明实施例二提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的装置，具体地，如图6所示，其为本发明实施例二中所述装置的结构示意图，所述装置可包括：
获取单元601，用于获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；
计算单元602，用于根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；
执行单元603，用于若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
可选地，所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息可包括：
所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，
所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
可选地，所述llc谐振变换器可包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
本发明实施例二还提供了一种提高llc谐振变换器可靠性的实体装置，具体地，如图7所示，其为本发明实施例二中所述实体装置的结构示意图，所述实体装置可包括：
存储器701，用于存储程序指令以及llc谐振变换器的固有参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；
采样电路702，用于采集表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；
处理器703，用于调用所述存储器701中存储的程序指令，按照获得的程序指令执行：获取所述llc谐振变换器的固有参数信息以及所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。
需要说明的是，由于针对任一llc谐振变换器，其固有参数信息是固定不变的，不会根据负载的变化而变化；因此，针对任一llc谐振变换器，可将其固有参数信息预先存储在存储器701中，以供处理器703执行所述程序指令时随时获取。
可选地，所述采样电路702，可具体用于采集所述llc谐振变换器的输出电压的电压值以及输出电流的电流值；和/或，采集所述llc谐振变换器的输入电压的电压值以及输入电流的电流值。
可选地，所述采样电路702，具体可为电压采样电路以及电流采样电路，例如，可利用电压采样电路采集所述llc谐振变换器的输出电压的电压值，利用电流采样电路采集所述llc谐振变换器的输出电流的电流值，本实施例在此不再赘述。
可选地，所述llc谐振变换器可包括全桥llc谐振变换器、对称半桥llc谐振变换器或不对称半桥llc谐振变换器中的任意一个。
综上所述，本发明实施例提供的提高llc谐振变换器可靠性的相关装置，可获取llc谐振变换器的固有参数信息以及表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息；其中，所述固有参数信息包括所述llc谐振变换器的谐振电感的电感值、所述llc谐振变换器的谐振电容的电容值、所述llc谐振变换器的变压器的原边线圈的电感值以及所述llc谐振变换器的变压器的原副边匝数比；并根据获取到的所述固有参数信息、所述表征所述llc谐振变换器当前负载情况的参数信息以及预先存储的所述llc谐振变换器的工作特性信息，确定使得所述llc谐振变换器工作在zvs区域的最低工作频率值；以及，若确定当前设置的所述llc谐振变换器的工作频率的取值范围的最小值小于所述最低工作频率值，则调整所述工作频率的取值范围的最小值使其不低于所述最低工作频率值；其中，所述llc谐振变换器的工作频率为驱动所述llc谐振变换器的开关管的驱动信号的频率。也就是说，可根据llc谐振变换器的负载情况，实时调整llc谐振变换器的工作频率的最小值，以确保llc谐振变换器始终工作在zvs模式；因此，不仅可有效提高使用硅基mosfet体二极管作为原边开关器件的llc谐振变换器在开机、负载跳变及输入跳变时的可靠性；而且，无需对llc谐振变换器进行硬件改进，改进成本较低。
需要说明的是，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。