[发明专利]一种CLLC谐振变换器简化的数字同步整流

说明书

本发明提供了一种CLLC谐振变换器简化的数字同步整流，属于电力电子技术领域。在变换器处于准谐振下，原边Q1、Q4与副边Q5、Q8的驱动同时开关,原边Q2、Q3与副边Q6、Q7的驱动同时开关；在变换器处于过谐振时，副边的Q5、Q8相对于原边Q1、Q4的驱动相位移θ，副边Q6、Q7相对于原边Q2、Q3的驱动相位移θ；在变换器处于欠谐振时，Q1、Q4与副边Q5、Q8驱动同时开通，Q2、Q3与副边Q6、Q7驱动同时开通，但副边Q5、Q8应比原边Q1、Q4驱动提前关断，副边Q6、Q7应比原边Q2、Q3驱动提前关断。反向同步整流也是类似的方法。通过上述方法能够有效地实现CLLC谐振变换器在全开关频率范围内的同步整流，提升变换器效率，并且不需要额外的检测装置，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，尤其适用于CLLC谐振变换器的同步整流方法。

背景技术

随着车载充电机等各类产品向着小型化、高效化、能量双向流动的方向发展，如何提高变换器的功率密度、工作效率、实现能量双向流动成为了相关研究的发展目标。DC-DC变换器作为两级式车载充电器的后级，引起了广大学者的研究，其中CLLC谐振变换器因为其能实现能量的双向流动，输出电压的范围宽，能在全负载范围内实现软开关，得到了广泛地应用。

CLLC电路如图1所示，其副边的开关管用于整流，然而用于整流的二极管都存在一定的压降，当副边的谐振电流流过时，就会产生一定的损耗。为了提高CLLC谐振变换器的效率，可以采用同步整流，即在谐振电流过零点时控制副边开关管开关，使电流不经过二极管，通过MOS管，因MOS管的导通电阻阻值低，电流流过时产生的损耗低，进而提升变换器的效率。

目前CLLC同步整流的方法主要分为三类，一类是电压型同步整流，通过测量变压器原边电压或者副边二极管电压来计算同步整流管的驱动信号，但是电压的检测结果容易受电路中谐振参数的影响。另一类是电流型同步整流，一般是通过检测原边谐振电流来确定同步整流管的开通关断时刻，但是电流检测电路的体积大，减少了功率密度，增加了变换器的成本。还有一类是数学模型预测同步整流，一般是通过对变换器进行数学建模，通过运算来确定同步整流管的动作时刻。建模的方法有：基波分析法、扩展基波分析法以及时域分析法等。扩展基波分析法，是在基波分析法的基础上，考虑了奇次谐波，提升了模型的准确性，但也使数学模型更加复杂，加大了控制器的运算量。时域分析法是在时域分析CLLC电路可能出现的每一种工作模态，模型的精度较高，但是对控制器的运算能力的要求更为严格，目前还无法广泛使用。而基波分析法，虽然在精度上没有以上两种方法高，但是其建模相对简单，运算量小、易于实现。已有的文献使用基波分析法只是提出了使副边驱动相位移来实现同步整流，这种方法只适用于准谐振和过谐振的情形，对于欠谐振的状态并不适用，可能会引起谐振电流的畸变，并且给变换器带来额外的损耗。

发明内容

针对上述同步整流中存在的问题，本发明提供了一种CLLC谐振变换器简化的数字同步整流。

为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

步骤1，电压闭环回路中，根据设定的目标输出电压U_ref，通过AD采样当前输出电压U_0ut，然后将U_ref与U₀相减得到一个差值Ua，根据差值Ua，再利用数字PI来调节开关频率f。

步骤2，根据开关的工作频率f，再判断电路的工作状态，可将电路分为以下三个工作状态，准谐振状态s1，欠谐振状态s2，过谐振状态s3，这三个状态的范围分别如下式所述：

0.98f_r＜f＜1.03f_r(s1)                            (1)

f_min＜f＜0.98f_r(s2)                            (2)