[发明专利]包括逆变全桥的转换器及其控制方法

说明书

为了平衡逆变全桥的两个桥臂的开关的热应力，使用具有调制周期T_mod两倍于输入电压的周期T的加减计数器来生成驱动信号。该加减计数器的第一比较值为具有D/4，第二比较值为(2+D)/4，其中，D是占空比，第二半桥为周期为T的移相。在另一实施例中，第二半桥没有移相，但具有不同的比较值，其中，第二半桥的第一比较值为(1‑D/4)，第二半桥的第二比较值为(1‑(2+D)/4)。驱动信号的产生包括：每次在加减计数器的加计数或减计数越过比较值中的一个时，开关被接通或关断，这样，在整个调制周期T_mod上，逆变全桥的每个桥臂的开关可在相同的电流下接通和关断，从而平衡开关损耗，也因此使每个桥臂的热应力达到平衡。

技术领域

本发明涉及一种用于控制转换器的方法，该转换器包括逆变全桥，该逆变全桥具有第一输入端子、第二输入端子、第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和第二半桥跨接在所述第一输入端子和第二输入端子上；其中，在第一输入端子和第二输入端子之间提供具有周期T的输入电压(Vin)，并且其中，每个半桥包括串联在第一输入端子和第二输入端子之间的第一开关和第二开关；其中，开关的驱动信号利用占空比为D的脉宽调制技术生成。本发明还涉及一种转换器，该转换器包括逆变全桥，该逆变全桥具有第一输入端子、第二输入端子、第一半桥和第二半桥，该第一半桥和第二半桥跨接在所述第一输入端子和第二输入端子上；其中，每个半桥包括串联在第一输入端子和第二输入端子之间的第一开关和第二开关，并且其中，逆变全桥还包括驱动信号发生器，用于利用占空比为D的脉宽调制技术为开关生成驱动信号。

背景技术

移相调制转换器(Phase-shift modulated converter)广泛应用于各种应用。例如，移相调制被用作移相全桥转换器的调制模式，也被应用于LLC转换器，以降低轻载时的增益，并在单级架构中平衡所有负载条件下的交错式LLC转换器。在移相调制中，逆变器的两个半桥(桥臂)都以大约50％的占空比运行，其中，对单个桥臂调制移相，以调整电压传输比。

虽然这是一种易于实现的调制方式，但缺点在于：超前半桥(leading halfbridge)承受的开关损耗总是比滞后桥臂(lagging leg)更大。由于电流在续流间隔中(freewheeling interval)减小，超前桥臂(leading leg)在较大电流下关断，而滞后桥臂在显著较低的电流下关断。此外，由于串联电感中的能量可能不够大，滞后桥臂的这种较低的关断电流可能导致超前桥臂无法进行零电压开关(zero voltage switching,ZVS)。这也可能增加开关损耗。较大的开关损耗导致超前桥臂和滞后桥臂的开关的热失衡。超前桥臂开关的温度总是较高。

这种开关的不均等的应力可能导致一些开关提早失效，从而导致整个逆变器在其他大多数组件仍处于良好状态可以继续工作的时候就提早失效。

为了平衡开关损耗，有的作法是将超前桥臂与滞后桥臂互换。然而，此种作法必须由外部控制，需要对PWM寄存器重新编程，这就形成了非闭合(non-closed)控制方法。

发明内容

本发明的目的是创建一种转换器和一种用于控制前文提到的技术领域的转换器的方法，该方法能够减少甚至消除操作期间开关的热失衡，从而使用闭合调制(closedmodulation)方法。

本发明的关于控制方法的解决方案可参见下面的实施方式。根据本发明，开关(S1、S2、S3、S4)的驱动信号利用占空比为D脉宽调制技术生成，所用加减计数器具有周期T_mod(周期T的两倍)、第一比较值和第二比较值，其中：

第一半桥的第一开关(S1)在加减计数器进行加计数到第一比较值时接通，

第一半桥的第一开关(S1)在加减计数器进行加计数到第二比较值时关断，

第一半桥的第一开关(S1)在加减计数器进行减计数到第二比较值时接通，

第一半桥的第一开关(S1)在加减计数器进行减计数到第一比较值时关断，