[发明专利]通过操作模式切换进行的LLC软启动

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC转换器，且更特定来说，涉及LLC DC/DC转换器。

背景技术

DC/DC(直流/直流)转换器可见于许多电子装置中。举例来说，DC/DC转换器通常见于PDA(个人数字助理)、蜂窝式电话及膝上型计算机中。这些电子装置通常含有若干子电路，所述子电路具有与由电池或外部电源供应的电压电平不同的电压电平要求。DC/DC转换器将直流电源从一个电压电平转换到另一个电压电平，以满足子电路所要求的电压电平。

一种提供DC/DC转换的方法是通过使用线性调节器。然而，对于例如膝上型计算机及蜂窝式电话等装置，线性调节器可能消散太多的热量。

DC/DC转换器通过暂时储存输入能量且接着将所述能量释放到处于不同电压的输出而将一个DC电压转换到另一个DC电压。所述储存可处于磁场储存组件(例如，电感器、变压器)或电场储存组件(即，电容器)或两者的组合中。举例来说，此转换方法相比于线性调节器在功率方面是更有效率的(通常75％到98％)。此效率对于增加电池操作的装置的运行时间是有益的。

在不同的DC/DC转换器拓扑之中，LLC(电感器电感器电容器)转换器因为其具有的高效率、平滑波形及高功率密度，近来已经吸引到大量关注。LLC转换器的高效率是归因于零电压切换(ZVS)的使用。ZVS减少切换损耗，这又提高LLC转换器的效率。

LLC转换器以谐振模式操作。在操作的谐振模式期间，具有固定工作循环(约50％)及可变周期的信号驱动功率开关。功率MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管)通常用作功率开关。LLC转换器的启动时间是十分关键的。启动时，LLC转换器的输出电容器通常被放电。当LLC转换器开始为经放电的输出电容器充电时，通过功率MOSFET汲取的瞬时电流或浪涌电流可能过大，且引起功率MOSFET停止运行。在LLC转换器的启动期间逐渐地为输出电容器充电可防止功率MOSFET变得不可操作。

发明内容

附图说明

图1为LLC转换器的实施例的示意图。

图2为施加到处于谐振模式的图1的LLC转换器的实施例的开关SW1及SW2的电压的时序图。

图3为作为切换频率F_S的函数的LLC转换器的实施例的增益的曲线图。

图4为施加到处于PWM(脉冲宽度调制)模式的图1的LLC转换器的实施例的开关SW1及SW2的电压的时序图。

图5为说明在启动期间减少LLC转换器中的浪涌电流的方法的实施例的流程图。

图6为全波非中心分接整流电路的实施例的示意图。

具体实施方式

图式及描述大体上揭示LLC转换器的实例实施例。概括起来，LLC转换器包括切换电路、谐振电路、整流电路及负载。在启动期间，尤其在输出电容器被放电时，浪涌电流可通过切换电路中的功率开关汲取。为限制此浪涌电流，LLC转换器首先以PWM模式启动。驱动所述功率开关的信号为PWM(脉冲宽度调制)信号，其具有固定的周期及可变的工作循环。使用PWM信号来驱动功率开关逐渐地为输出电容器充电，从而保护所述功率开关免受浪涌电流。

当输出电压被充电到接近于输出电压设定点的预定电压(输出电容器此时充足电)时，驱动切换电路中的开关的信号将改变到具有可变周期及固定工作循环的谐振模式信号。如下文将更详细解释，以PWM模式启动LLC转换器且随后改变为谐振模式降低了LLC转换器中的电组件将被损坏的可能性。

图1为展示LLC转换器100的实施例的示意图。图1中的LLC谐振电路104包括电容器Cr、电感器Lr、电感器Lp及变压器Tr。电容器Cr、电感器Lr及电感器Lp串联连接。电感器Lr可由变压器Tr的泄漏电感形成，或一离散电感器可用作其一部分。变压器Tr的励磁电感Lm与和变压器Tr的初级绕组Pr并联放置的离散电感器的组合可用于形成电感器Lp。

电容器Cr的一个连接在节点N2处连接到电感器Lr的连接。电感器Lr的另一个连接在节点N3处连接到变压器Tr的初级绕组Pr的第一端及电感器Lp的第一连接。变压器Tr的初级绕组Pr的第二端及电感器Lp的第二连接连接到接地。