[发明专利]谐振变换器及控制方法

说明书

本发明提供一种谐振变换器及控制方法。该谐振变换器适于提供一输出电压至负载，其中，谐振变换器包括：原边电路，包含至少一组原边开关，原边电路用于接受一输入电压；谐振网络，耦接于原边电路；变压器，具有原边绕组和副边绕组，原边绕组耦接于谐振网络；副边电路，包含至少一组副边开关，副边电路耦接于变压器的副边绕组；以及控制单元，控制单元根据输入电压、输出电压，在原边开关状态切换时刻前的一预设时间，控制副边开关的开关状态，使得变压器的副边绕组短路，从而产生较大的负电流，为原边开关管创造软开关条件。本发明提供的谐振变换器在轻载下可以实现原边开关管的软开通，更加适用于宽电压范围。

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其涉及一种谐振变换器及控制方法。

背景技术

传统的谐振变换器具有可以实现原边开关管Zero Voltage Switch，简称ZVS的优点，被广泛应用于高效率、高频和高功率密度的场合。然而，在宽电压范围(宽输入电压或宽输出电压范围)的应用场合下，谐振变换器存在开关频率范围宽、效率优化设计困难、磁件体积较大等问题，这使得传统的谐振变换器很难在整个宽电压范围内取得良好表现。

目前，越来越多的研究都集中在适应于宽电压范围的谐振变换器上。大部分的研究工作都是在增加相应元器件的基础上来拓宽谐振变换器的电压范围，这些方法的缺点就是成本高，变换器比较复杂。另外在不改变电路拓扑的基础上，美国专利文献US9490704B2提出了一种“变频+延时”的控制策略，可以缩小开关频率范围，从而可适用于宽电压范围的应用场合。

但是，由于在轻载下，谐振变换器的工作频率较高，其关断损耗较大，占主导地位，而专利文献US9490704B2提出的这种控制方法原边电流在轻载下较小，较易失去ZVS，因此其轻载效率较差。

发明内容

本发明提供一种谐振变换器及控制方法，以解决如何在实现轻载下原边开关管ZVS的同时，降低开关频率，从而大幅提高轻载效率的技术问题。

第一方面，本发明提供一种谐振变换器，适于提供一输出电压至负载，其中，所述谐振变换器包括：

原边电路，包含至少一组原边开关，所述原边电路用于接受一输入电压；

谐振网络，耦接于所述原边电路；

变压器，具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组耦接于所述谐振网络；

副边电路，包含至少一组副边开关，所述副边电路耦接于所述变压器的副边绕组；以及

控制单元，所述控制单元根据输入电压、输出电压，在原边开关状态切换时刻前的一预设时间，控制副边开关的开关状态，使得所述变压器的所述副边绕组短路。

在前述的谐振变换器中，所述副边开关电路为全桥整流电路，所述全桥整流电路包括：

一第一桥臂，包含串联连接的第一开关与第二开关，所述第一开关和所述第二开关的串联节点电性耦接至所述副边绕组的一端；

一第二桥臂，与所述第一桥臂并联连接，所述第二桥臂包含串联连接的第三开关与第四开关，所述第三开关和所述第四开关的串联节点电性耦接至所述副边绕组的另一端；

其中，在第一时间期间，于原边开关状态切换时刻前的所述预设时间，所述控制单元控制所述第一开关和所述第四开关均处于导通状态，使得所述副边绕组短路；

在第二时间期间，于原边开关状态切换时刻前的所述预设时间，所述控制单元控制所述第二开关和所述第三开关处于导通状态，使得所述副边绕组短路。

在前述的谐振变换器中，在所述第一时间期间的所述预设时间，所述控制单元还控制所述第二开关和所述第三开关处于关断状态；在所述第二时间期间的所述预设时间，所述控制单元还控制所述第一开关和所述第四开关处于关断状态。