[发明专利]采用LLC变换器的功率变换器的优化

说明书

技术领域

本申请一般涉及功率变换，更具体地说，涉及功率变换器和操作功率变换器的方法。

背景技术

电感-电感-电容(LLC)功率变换器是功率变换系统的日益重要部分。与其它功率变换器相比，LLC功率变换器具有许多优点。这些优点可以包括当在初级开关上在空载和满载之间循环时的零电压切换，以及提供较低的电磁发射。LLC功率变换器还可以在比其它多种形式的功率变换器更高的开关频率下工作，这又能够降低某些LLC功率变换器组件的大小。不过，当采用LLC功率变换器时，也会出现缺陷，这包括LLC变换器的振荡回路元件的组件容限因单元而异，从而形成不同的串联谐振增益曲线，和变换器输出电压的对应差别。另外，因单元而异的LLC变换器的输入电压也形成DC输出电压差异。在这些方面的改进会有利于该领域。

发明内容

本公开的实施例提供功率变换器和操作功率变换器的方法。在一个实施例中，功率变换器包括连接成接收输入信号和提供中间DC电压的输入级，以及具有连接成接收中间DC电压和提供DC输出电压的LLC变换器的输出级。另外，功率变换器包括连接到输入级和输出级以根据对中间DC电压的控制，调整DC输出电压和设定LLC变换器的目标工作参数的控制单元。

在另一方面，操作功率变换器的方法包括接收输入信号和提供中间DC电压，以及从具有耦接到中间DC电压的输入端的LLC变换器产生DC输出电压。所述方法还包括根据对中间DC电压的控制，调整DC输出电压和设定LLC变换器的目标工作参数。

上面概述了本公开的优选特征和备选特征，以致本领域的技术人员可更好地理解本公开的以下详细说明。下面将说明本公开的、构成本公开的权利要求的主题的另外特征。本领域的技术人员会认识到，他们能够容易地把公开的构想和具体实施例用作设计或修改实现本公开的相同目的的其它结构的基础。

附图说明

现在参考结合附图进行的以下说明，其中：

图1图解说明按照本公开的原理构成的功率变换器的方框图；

图2图解说明按照本公开的原理构成的另一个功率变换器的方框图；

图3图解说明可以和图1或2的功率变换器一起使用的控制单元的实施例的扩展方框图；

图4图解说明与可以用在按照本公开的原理构成的输出级中的LLC变换器对应的归一化增益曲线；

图5图解说明表示与图1和2的输入级对应的中间DC电压的分布的直方图的例子；以及

图6图解说明按照本公开的原理进行的操作功率变换器的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

本公开的实施例采用提供功率变换器输入级和输出级的总体闭环控制的控制单元，以便于几个操作问题的改进。这些操作问题包括LLC变换器的振荡回路元件的组件容限因单元而异，这会形成不同的串联谐振增益曲线，和影响DC输出电压。另外，如果不被抵消的话，因单元而异的中间DC电压会形成DC输出电压的差异。

图1图解说明按照本公开的原理构成的功率变换器100的方框图。功率变换器100包括输入级105、输出级115和控制单元125。

输入级105包括具有典型输入端107a、107b的升压或升降压功率变换器，所述输入端107a、107b连接到根据需要可以是DC电压、单相AC电压或者3相AC电压的输入电压Vin。输入级105还包括具有连接成提供中间DC电压Vint的2个电平108、109的输出端。升压或升降压功率变换器是PFC(功率因数校正)结构，PFC结构具有常规的电压控制器和电流控制器，其中常规的电流控制器进一步耦接到控制单元125。

输出级115包括电感-电感-电容(LLC)变换器，LLC变换器具有耦接到中间DC电压Vint的输入端，和提供DC输出电压Vout并接纳输出负载(未具体示出)的LLC输出端120a、120b。LLC变换器可以是具有耦接到控制单元125的常规控制开关的半桥或全桥LLC变换器。

控制单元125包括输出级控制模块130和输入级控制模块140。输出级控制模块130连接到DC输出电压Vout，以提供对应于DC输出电压Vout的输入(即，测量的Vout)。输出级控制模块130还采用第一基准(基准1)提供用于LLC变换器的输出级控制信号，和给输入级控制模块140的LLC工作参数(例如工作频率或周期)。用于LLC变换器的输出级控制信号可以按照常规方式被施加到LLC变换器的输入控制开关和变压器控制开关。