[发明专利]LLC谐振转换器及其控制方法

说明书

一种LLC谐振转换器，包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括由第一控制信号控制的第一开关与由第二控制信号控制的第二开关，且同步整流单元包括由第一整流控制信号控制的第一同步整流开关与由第二整流控制信号控制的第二同步整流开关。第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。控制单元在LLC谐振转换器的操作频率低至特定值或相移量高至特定值时，固定其中一者，以延长LLC谐振转换器的维持时间。本发明还涉及一种LLC谐振转换器的控制方法。

技术领域

本发明有关一种LLC谐振转换器及其控制方法，特别涉及一种具维持时间延长的LLC谐振转换器及其控制方法。

背景技术

LLC谐振转换器具有初级侧开关零电压导通(ZVS turned-on)，次级侧同步整流零电流关断(ZCS turned-off)以及高效率的优点。如图2A所示的全桥式LLC谐振转换器(full-bridge LLC converter)为例，现行的控制方式为初级侧的第一开关Q1、第四开关Q4以及次级侧的第一同步整流开关SR1提供同相位的PWM信号，而初级侧的第二开关Q2、第三开关Q3以及次级侧的第二同步整流开关SR2提供同相位的PWM控制。而这样控制方式在当输入电压不足时，存在以下缺点：

1、高效率应用：为了达到高效率，一般会将电压的增益值(gain value)设计比较低，但有可能会造成电压增益的不足，使得维持时间(hold-up time)变低。

2、高维持时间应用：为了达到较高维持时间，一般会将电压的增益值设计比较高，但这样一来，容易造成效率变低，且额外增加谐振槽2中的谐振电容的电压应力。

所以，如何设计出一种LLC谐振转换器及其控制方法，实现在不缩短维持时间的状况下，维持LLC谐振转换器100于高效率，且不会额外造成谐振电容的电压应力增加的状况，乃为本公开发明人所欲行研究的一大课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明是提供一种LLC谐振转换器，以克服现有技术的问题。因此，本发明LLC谐振转换器包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括第一开关与第二开关，且谐振槽耦接切换电路。变压器包括初级侧与次级侧，且初级侧耦接谐振槽。同步整流单元耦接次级侧，且包括第一同步整流开关与第二同步整流开关。控制单元根据谐振转换器的输出电压提供第一控制信号控制第一开关、提供第二控制信号控制第二开关、提供第一整流控制信号控制第一同步整流开关以及提供第二整流控制信号控制第二同步整流开关，第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。其中，控制单元根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整相移量，且根据操作频率低至频率阈值而控制操作频率等于频率阈值并调整相移量。

为了解决上述问题，本发明提供一种LLC谐振转换器，以克服现有技术的问题。因此，本发明LLC谐振转换器包括切换电路、谐振槽、变压器、同步整流单元及控制单元。切换电路包括第一开关与第二开关，且谐振槽耦接切换电路。变压器包括初级侧与次级侧，且初级侧耦接谐振槽。同步整流单元耦接次级侧，且包括第一同步整流开关与第二同步整流开关。控制单元根据谐振转换器的输出电压提供第一控制信号控制第一开关、提供第二控制信号控制第二开关、提供第一整流控制信号控制第一同步整流开关以及提供第二整流控制信号控制第二同步整流开关，第一控制信号与第一整流控制信号包括操作频率及相移量，且第二控制信号与第二整流控制信号包括操作频率及相移量。其中，控制单元根据操作频率低于相移频率而控制操作频率为变频并调整相移量，且根据相移量高至相移阈值而控制相移量等于相移阈值并控制操作频率为变频。