一种基于变占空比的LLC全桥变换器软启动控制方法与流程

本发明涉及llc全桥变换器软启动的技术领域，尤其是指一种基于变占空比的llc全桥变换器软启动控制方法。

背景技术：

llc谐振变换器具有工作效率高等优点而被广泛应用于各个领域，但在电路的启动过程中，过大的电流冲击是不容忽视的问题。一方面，由于在对双向llc谐振变换器进行分析时，均假设了输出滤波电容足够大以致在二极管导通时能将变压器二次电压钳位，但在实际变换器启动时需要对这个大容量的输出滤波电容进行充电(假设启动时电容已经放电完全)，从而产生很大的冲击电流；另一方面，由于工作在谐振频率处，llc谐振变换器中的谐振腔阻抗非常小，导致谐振腔产生很大的电流。电路中过大的冲击电路容易造成功率器件发热损坏，影响系统的正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于变占空比的llc全桥变换器软启动控制方法，削弱了传统llc全桥变换器启动过程中的电流冲击，并减小了输出电压超调，使电路启动时更加稳定可靠，具有较高的工程使用价值，此控制方法可靠、电路简单、易于实现。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于变占空比的llc全桥变换器软启动控制方法，所述llc全桥变换器为主功率电路，并配套有由相连的脉宽调制器和驱动模块组成的外围控制电路；其中，所述方法是控制llc全桥变换器原边的4个mosfet，使同一桥臂上下两个开关管信号互补，左桥臂上管比右桥臂上管超前50％周期，同时根据输出电压得到启动时间tr，调节开关器件的占空比随时间变化，使其驱动信号的占空比按指定曲线逐渐增大至指定值，从而使输出电压从0上升到给定电压，达到软启动。

进一步，调节开关器件的占空比dy随时间t变化的方法是：电路启动过程中，在软启动前期，占空比dy随时间t呈指数形式变化；在软启动后期，占空比dy随时间t呈直线变化，得到一条占空比随时间变化的曲线，原边器件占空比随时间变化，直至llc全桥变换器整流侧输出端电压上升至指定电压，完成整个软启动过程。

进一步，得到的一条占空比随时间变化的曲线，为由一条由占空比直线变化曲线和占空比指数函数变化曲线直接拼接得到的拼接曲线，经过比例收缩得到的；该拼接曲线在tchang时刻之前，占空比dy随时间t呈指数形式变化的曲线表达式为：

在tchang时刻之后，占空比dy随时间t呈直线变化的曲线表达式为：

由上述两个曲线的表达式，得到的拼接占空比dy的变化曲线表达式如下：

其中，dy_max为变换器的额定占空比；t1为拼接曲线上升到额定占空比的时刻。

进一步，所述tchang时刻为占空比随时间呈指数形式变化时的速度与占空比随时间呈直线变化时的速度相等的时刻，使占空比变化曲线平滑过渡，即：

δdy_exp＝δdy_line

通过计算可知tchang＝0.8425tr。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明方法是通过调节原边开关管的占空比随时间变化，从而减小电路中的电流冲击，达到电路软启动，离线控制使得该方法具有响应速度快、控制简单、路结构简单等优点。

2、在软启动时，输出电压基本无超调，输出滤波电容充电电流冲击小，电路软启动过程更加稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的控制策略示意图。

图2为占空比随时间变化的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施作进一步的详细叙述。但本发明的实施不限于此。

如图1所示，为基于变占空比的llc全桥变换器软启动控制策略示意图，图中所示主功率电路为llc全桥变换器，外围控制电路包括相连的脉宽调制器和驱动模块。本实施例所提供的控制方法主要是通过控制llc全桥变换器原边的4个mosfet，使同一桥臂上下两个开关管信号互补，左桥臂上管比右桥臂上管超前50％周期，同时根据输出电压得到启动时间tr，调节开关器件的占空比随时间变化，使其驱动信号的占空比按照指定曲线逐渐增大至指定值，从而使输出电压从0缓慢上升到给定电压，达到软启动。

上述调节开关器件的占空比dy随时间t变化的方法是：电路启动过程中，在软启动前期，占空比dy随时间t呈指数形式变化；在软启动后期，占空比dy随时间t呈直线变化，得到一条占空比随时间变化的曲线。原边器件占空比随时间变化，直至全桥llc谐振变换器整流侧输出端电压上升至指定电压，完成整个软启动过程。

上述得到的一条占空比随时间变化的曲线，是由一条由占空比直线变化曲线和占空比指数函数变化曲线直接拼接得到的拼接曲线，经过比例收缩得到的，图2所示即启动过程中占空比随时间变化的曲线图。该拼接曲线在tchang时刻之前，占空比dy随时间t呈指数形式变化的曲线如图2中b所示，其表达式为：

在tchang时刻之后，占空比dy随时间t呈直线变化的曲线如图2中a所示，其表达式为：

由上述两个曲线的表达式，得到的拼接占空比dy的变化曲线如图2中c所示，其表达式如下：

拼接占空比dy的变化曲线经过比例收缩得到本发明所述变占空比策略，其占空比dy的变化曲线如图2中d所示。

上述dy_max为变换器的额定占空比；t1为拼接曲线上升到额定占空比的时刻。本实施过程中将占空比设置为43.75％。在启动过程中，全桥llc谐振变换器原边开关管的占空比随时间的增加而逐渐变化，直至双向llc变换器的整流的输出电压上升至指定电压，完成整个启动过程。

所述的tchang时刻为占空比随时间呈指数形式变化时的速度与占空比随时间呈直线变化时的速度相等的时刻，使占空比变化曲线平滑过渡，即

δdy_exp＝δdy_line

由上式通过计算可知tchang＝0.8425tr。

本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。