[发明专利]谐振开关变换器、控制电路及其自动死区时间调节的控制方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及谐振开关变换器。

背景技术

谐振开关变换器中，在谐振槽路的作用下，流过开关管的电流变为正弦波，使得开关管在某一时刻开通，从而实现零电压或者零电流开关。

以半桥式LLC谐振电路为例，通常通过设计合适的开关频率及死区时间让开关管上的电压在开通前降到零，并在电流为负时导通。在开关管导通前，电流从开关管的体内二极管流过，此时开通开关管可以实现零电压开通。然而如果死区时间过大，则半桥式LLC谐振电路的电流会振荡过零，导致容性开关。但是死区时间过小时，随着励磁电感器的电感量上浮或随着负载电流的变小，半桥式LLC谐振电路的开关频率增大，励磁电流减小，使得开关管上的电压在开关管开通前不能降到零，从而不能实现零电压开通，不利于提高系统效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种谐振开关变换器、控制电路及用于谐振开关变换器中自动调节死区时间的控制方法。

根据本发明实施例的一种用于谐振开关变换器的控制电路，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路以及耦接至开关电路的谐振槽路，所述控制电路包括：斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率；容性模式判断电路，根据代表流过谐振槽路电流的电流采样信号和上侧开关管及下侧开关管的开关状态判断开关电路是否工作在容性状态，并产生模式信号；斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效；时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及导通时刻控制电路，根据模式信号、斜率判断信号和斜率信号调节上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间，其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。

根据本发明实施例的一种谐振开关变换器，包括：开关电路，包括串联耦接的上侧开关管和下侧开关管；谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间；电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号；以及如前所述的控制电路。

根据本发明实施例的一种谐振开关变换器，包括：上侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收输入电压；下侧开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至上侧开关管的第二端，第二端耦接至系统地；谐振槽路，耦接在上侧开关管和下侧开关管的公共端和系统地之间；电流采样电路，根据流过谐振槽路的电流产生电流采样信号；斜率采样电路，根据上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化产生斜率信号，以表征上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压斜率；斜率判断电路，根据斜率信号产生斜率判断信号以判断斜率信号是否有效，其中在上侧开关管关断后，当检测到斜率信号减小时判断斜率信号为有效，以及在下侧开关管关断后，当检测到斜率信号增大时判断斜率信号为有效；时钟发生电路，产生时钟信号，其中所述控制电路根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻及下侧开关管的关断时刻；以及导通时刻控制电路，根据斜率判断信号、电流采样信号和斜率信号自动调整上侧开关管和下侧开关管之间的死区时间；其中当斜率信号为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻；以及当斜率信号为无效时，根据电流采样信号和第一电流阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，以及根据电流采样信号和第二电流阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。

根据本发明一实施例的一种用于谐振开关变换器中自动调节死区时间的控制方法，所述谐振开关变换器包括具有上侧开关管和下侧开关管的开关电路、以及耦接至上侧开关管和下侧开关管公共端的谐振槽路，其中上侧开关管和下侧开关管串联耦接至输入电压和系统地之间，所述控制方法包括：检测所述上侧开关管和下侧开关管的公共端处的电压变化，产生斜率信号；检测流过谐振槽路的电流，产生电流采样信号；根据时钟信号控制上侧开关管的关断时刻和下侧开关管的关断时刻；以及判断斜率信号是否有效；其中当斜率信号判断为有效时，根据斜率信号和第一斜率阈值的比较结果控制上侧开关管的导通时刻，根据斜率信号和第二斜率阈值的比较结果控制下侧开关管的导通时刻。。