[发明专利]用于谐振变换器的充电模式控制设备

说明书

本发明涉及一种用于谐振变换器的充电模式控制设备。描述了一种用于谐振变换器的控制设备；该谐振变换器包括适于驱动谐振负载的开关电路，所述谐振负载包括具有至少一个初级绕组和至少一个次级绕组的至少一个变换器。该谐振变换器适于将输入信号转换为输出信号，该开关电路包括第一开关和第二开关的至少一个半桥；所述半桥的中点连接到谐振负载。该控制设备包括适于将表示在初级绕组中流动的电流的半波的至少一个信号进行积分的第一装置；所述第一装置适于根据被积分的信号产生开关电路的至少一个控制信号。该控制设备包括适于将所述第一和第二开关的导通时间段设置为相等的第二装置。

分案申请说明

本申请是于2010年12月28日提交的、申请号为201010625252.5、名称为“用于谐振变换器的充电模式控制设备”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于谐振变换器的充电模式控制设备。

背景技术

在现有技术中已知强制开关变换器(开关变换器)，其具有用于控制其的设备。谐振变换器是强迫开关变换器其中的一大类，其特征在于存在谐振电路，该谐振电路在确定输入-输出功率流方面起着积极的作用。在这些变换器中，由直流电压供电的包括4(2)个功率开关(典型地为功率MOSFET)的桥(半桥)产生电压方波，该电压方波施加到被调谐至接近所述方波基频的频率的谐振电路。由此，由于其选择的特性，谐振电路主要响应于基频分量而忽略方波的更高次谐波。结果是，传递的功率可通过改变其占空比保持恒定在50％的方波的频率来调制。而且，根据谐振电路的配置，相关于功率流的电流和/或电压具有正弦或分段正弦的形状。

这些电压被整流以及滤波，从而向负载提供dc功率。在离线应用中，为了遵照安全性规定，通过变压器将供电至负载的整流和滤波系统耦合至谐振电路，该变压器提供电源与负载之间的隔离，这是上述提及的规定所要求的。如在所有隔离网络变换器中那样，在这种情况中，也对连接至输入电源的初级侧(涉及变压器的初级绕组)以及通过整流和滤波系统向负载提供功率的次级侧(涉及变压器的次级绕组)之间进行区分。

目前，在很多类型的谐振变换器中，所谓的LLC谐振变换器被广泛应用，特别是以其半桥形式被应用。其称谓LLC源自采用两个电感(L)和一个电容(C)的谐振电路；图1示出了LLC谐振变换器的原理示意图。谐振变换器1包括由驱动电路3驱动的位于输入电压Vin和地GND之间的晶体管Q1和Q2的半桥。在晶体管Q1和Q2之间的公共端子HB连接至电路块2，该电路块2包括串联的电容Cr、电感Ls以及与具有中间抽头次级的变压器10并联连接的另一电感Lp。变压器10的中间抽头次级的两个绕组连接至两个二极管D1和D2的正极，两个二极管D1和D2的负极都连接至并联的电容Cout和电阻Rout；跨越并联的Cout和Rout两端的电压是谐振变换器的输出电压Vout，同时dc输出电流Iout流经Rout。

谐振变换器相较于传统的开关变换器(非谐振变换器，典型的为PWM-脉宽调制-控制)而言具有显著的优势：波形无陡峭边缘，由于其“软”开关，功率开关的开关损耗低，转换效率高(可容易地达到95％以上)，能够运行在高频，产生的EMI(电磁干扰)低，以及最后，功率密度高(即，能够建立具有在相对小的空间处理很大的功率水平的能力的变换系统)。

在大多数dc-dc变换器中，闭环、负反馈控制系统使得变换器的输出电压在改变运行条件的情况下保持恒定，运行条件即其输入电压Vin和/或输出电流Iout。这是通过将输出电压的一部分与参考电压Vref进行比较来实现的。由输出电压感测系统(通常为电阻分压器)提供的值与参考值之间的差或误差信号Er通过误差放大器放大。其输出Vc调制变换器中的量x，其中在每个开关周期期间该变换器承载的能量基本上依赖于该量x。如上所述，在谐振变换器中这样的一个重要的量是激励谐振电路的方波的开关频率。

在所有的dc-dc变换器的控制系统中，误差放大器的频率响应应当被恰当地设计以确保：