[发明专利]一种混合控制的LLC谐振变换器

说明书

本发明公开了一种混合控制的LLC谐振变换器，涉及功率变换技术领域，包括电源、开关管、谐振网络、变压器、整流电路、负载和控制电路，所述电源、开关管、谐振网络、变压器、整流电路、负载依次连接，控制电路包括电压采样信号、第一参考电压、第二参考电压、第一比较器、第二比较器、比较电路、振荡器、时钟脉冲产生电路、逻辑门电路。本发明混合控制的LLC谐振变换器，LLC谐振变换器的控制电路采用PFM或PWM混合控制驱动开关管，PFM与PWM工作方式可以根据工作状态相互转换，从而实现谐振变换器的全负载范围内的软开关；副边整流采用同步整流控制，可以减小副边整流管的导通损耗，进一步提高谐振变换器的转换效率。

技术领域

本发明涉及功率变换技术领域，尤其涉及一种混合控制的LLC谐振变换器。

背景技术

随着现代电力电子技术的发展、高频开关器件的诞生，开关电源向着高频化、集成化和模块化的方向发展。功率谐振变换器是以谐振电路为基本变换单元，利用电路发生谐振时，电流或电压周期性地过零点，使得开关器件在零电压或者零电流条件下开通或者关断，从而实现软开关，达到降低开关损耗的目的。

LLC谐振变换器在比较宽的频率范围内能够实现一次侧开关管的零电压开通，且具有较好的掉电维持时间特性；由于二次侧整流管零电流关断，因此减小了整流管的关断损耗；电路工作频率高可减小电源的体积，是一种比较理想的谐振变换器拓扑。LLC谐振变换器采用变频控制技术，能实现原边侧主开关管零电压ZVS开通、副边侧整流管零电流ZCS关断的软开关技术、开关管与整流管的电压应力低、开关损耗低、整流管没有反向恢复损耗、开关频率可高频化、允许输入电压范围宽、效率高、功率密度大、方便使用磁集成技术等优点。但是随着LLC谐振变换器研究的不断深入，LLC谐振开关变换器采用变频PFM控制，轻载、空载时谐振槽路内电流大，损耗严重。

中国专利文献公开了申请号为201310301554.0的LLC谐振变换器轻负载控制方法及装置,该装置由负载的电压和电流条件进行PFM或PWM工作模式的选择，两种工作模式只能在额定负载谐振频率处切换，当变换器进入特殊工作模态(空载或短路状态等)时，不能实现PFM和PWM两种控制模式的自由切换。

发明内容

本发明的目的针对上述现有技术的问题，提供一种混合控制的LLC谐振变换器，LLC谐振变换器的控制电路采用PFM或PWM方式混合控制驱动开关管，PFM与PWM工作方式可以根据工作状态相互转换，从而实现谐振变换器的全负载范围内的软开关，提高谐振变换器的效率，尤其是空载效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种混合控制的LLC谐振变换器，包括电源、开关管、谐振网络、变压器、整流电路、负载和控制电路，所述电源、开关管、谐振网络、变压器、整流电路、负载依次连接，所述控制电路包括电压采样信号、第一参考电压、第二参考电压、第一比较器、第二比较器、比较电路、振荡器、时钟脉冲产生电路、逻辑门电路；所述电压采样信号分别与第一比较器反相输入端、比较电路的输入端相连，所述第一参考电压与第一比较器同相输入端相连，所述第二参考电压与比较电路的输入端相连；所述第一比较器的输出端与第二比较器同相输入端相连，所述比较电路的输出与时钟脉冲产生电路输入端相连；所述时钟脉冲产生电路的输出端分别与振荡器和逻辑门电路相连，所述振荡器的输出分别与第二比较器的反相输入端和时钟脉冲产生电路输入端相连，所述第二比较器的输出端与逻辑门电路相连；所述逻辑门电路的输出驱动开关管。

进一步地，所述比较电路为最大值输出比较电路。

进一步地，所述第一比较器的反相输入端与第一比较器的输出端之间增设有补偿器。

进一步地，所述补偿器为PI调节器。

进一步地，所述开关管为两个串联连接的MOS管。

进一步地，所述谐振网络包括谐振电容、串联谐振电感和并联谐振电感。