[发明专利]一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制系统及方法，包括：依次串联连接的电压采样电路、减法器和混合控制器；所述电压采样电路采集到的电压信号和电压参考值通过减法器后输出稳态误差值，所述稳态误差值送入控制器与临界误差值信号比较，并根据比较结果输出PWM控制信号或者PFM控制信号。本发明有益效果：可以同时调节两个相互独立的变量——脉冲宽度和开关频率，控制方式更加灵活，对输出电压的控制更为精确，降低了输出电压纹波。

技术领域

本发明涉及隔离式双向全桥DC/DC变换器技术领域，尤其涉及一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制系统及方法。

背景技术

隔离式双向全桥DC/DC变换器，采用双全桥结构，即全桥逆变+高频变压器+全桥整流的电路结构，其包含一个高频变压器，可以提供良好的电气隔离性能，多应用于对安全性要求较高的场合。目前最新的电路拓扑为CLLLC谐振型双向DC/DC变换器，以下简称CLLLC谐振变换器。

CLLLC谐振变换器具有自然软开关特性，可在较宽的输入电压和全负载范围实现一次侧逆变开关管的ZVS和二次侧整流二极管的ZCS。目前，对于CLLLC谐振变换器，主要有脉冲频率调制(PFM)和脉冲宽度调制(PWM)两种调制方法。然而，PFM调制方法可以在全负载范围内实现ZVS，但在轻负载情况下不能实现ZCS，而且，当电压增益范围较宽时，开关频率的调节范围相应变宽，不利于变换器的优化设计，且会对变换器的工作特性产生不良影响；PWM调制方法可以在全负载范围内实现ZVS和ZCS，在轻负载情况下可实现对电压的精确调节，但在重负载情况下，电压纹波较大，抗干扰能力较弱。

而PWM与PFM混合控制的调制方法可以在轻负载情况下实现ZCS，同时降低输出电压纹波，在稳态运行时，可实现全负载范围内对电压增益的精确控制。

发明内容

本发明的目的就是为了解决单独采用PFM调制在轻负载情况下不能实现ZCS和单独采用PWM调制在重负载情况下电压纹波大的问题，提供了一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制系统及方法，该系统及方法可以在轻负载情况下实现ZCS，同时降低输出电压纹波，在稳态运行时，可实现全负载范围内对电压增益的精确控制。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

本发明公开了一种控制器，包括：A/D转换器、PI补偿器、比较器、PWM控制模块和PFM控制模块；

所述A/D转换器和PI补偿器串联连接后接入比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端接入临界误差值信号，所述比较器的输出端分别连接PWM控制模块和PFM控制模块。

本发明公开了一种PWM与PFM混合控制系统，包括：依次串联连接的电压采样电路、减法器和权利要求1所述的控制器；

所述电压采样电路采集到的电压信号和电压参考值通过减法器后输出稳态误差值，所述稳态误差值送入控制器与临界误差值信号比较，并根据比较结果输出PWM控制信号或者PFM控制信号。

本发明公开了一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制系统，包括：依次串联连接的CLLLC谐振变换器、权利要求2所述的PWM与PFM混合控制系统以及CLLLC谐振变换器驱动电路；

所述PWM与PFM混合控制系统采集CLLLC谐振变换器的输出电压值，采集到的输出电压值与输出电压参考值经过减法器后输出稳态误差值，将稳态误差值与临界误差值信号比较，根据比较结果向CLLLC谐振变换器驱动电路输出PWM控制信号或者PFM控制信号。

进一步地，如果稳态误差值的绝对值小于临界误差值，则向CLLLC谐振变换器驱动电路输出PWM控制信号；否则，向CLLLC谐振变换器驱动电路输出PFM控制信号。

本发明公开了一种隔离双向DC/DC的PWM与PFM混合控制方法，包括以下步骤：