諧振變換器及其方法技術(shù)

本申請公開了一種諧振變換器及其方法。所述諧振變換器包括：輸入功率級、諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器、輸出功率級和控制及驅(qū)動電路，所述控制及驅(qū)動電路根據(jù)表征負載電流的電流反饋信號和表征輸出電壓的電壓反饋信號，產(chǎn)生控制信號，控制輸入功率級和輸出功率級的運行：當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽控制信號，直至輸出電壓低于設(shè)定電壓。所述諧振變換器和方法提高了運行效率。

Resonant converter and method thereof

A resonant converter and method thereof are disclosed. The resonant converter includes an input power level, resonant network, transformer, output power level and the control and drive circuit, the control circuit and the driving voltage according to the current characterization of the load current feedback signal and the characterization of the output voltage feedback signal and generates a control signal to control the input power level and output power level: when running the load current is less than the light load threshold, shielding control signal until the output voltage is lower than the set voltage. The resonant converter and method improve operation efficiency.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
諧振變換器及其方法
本專利技術(shù)涉及一種電子電路，更具體地說，本專利技術(shù)涉及一種諧振變換器。
技術(shù)介紹
諧振變換器(如LLC諧振變換器)被廣泛應(yīng)用于對負載調(diào)節(jié)沒有嚴格要求的母線變換器(busconverter)。此時，諧振變換器通常為開環(huán)控制。為獲得高效率，開關(guān)頻率fs被設(shè)定為：其中，Lr為漏感的電感值，Cr為諧振電容的電容值，Tdead為功率變換器上下功率管的死區(qū)時間。該開關(guān)頻率在負載為重載時效率比較好。當(dāng)負載變輕時，原邊電流和副邊電流都減小，導(dǎo)通損耗減小，但是驅(qū)動損耗和開關(guān)損耗卻和重載情況一樣，導(dǎo)致輕載效率不理想。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此本專利技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，提出一種改進的諧振變換器及其方法。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，提出了一種諧振變換器，包括：輸入功率級，耦接至輸入端口，接收輸入電壓；諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產(chǎn)生受調(diào)制的輸出電壓，以驅(qū)動負載；控制及驅(qū)動電路，根據(jù)負載電流和輸出電壓，產(chǎn)生控制信號，控制輸入功率級和輸出功率級的運行：當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽控制信號，直至輸出電壓低于設(shè)定電壓。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，還提出了一種用于諧振變換器的方法，所述諧振變換器接收輸入電壓，提供輸出電壓以驅(qū)動負載，所述諧振變換器包括輸入功率級、諧振網(wǎng)絡(luò)和輸出功率級，所述方法包括：提供占空比為50％的時鐘信號；監(jiān)測輸出電壓和負載電流：當(dāng)負載電流大于輕載閾值時，通過時鐘信號控制輸入功率級和輸出功率級，以提供所述輸出電壓；當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽時鐘信號，直至輸出電壓小于電壓參考信號。根據(jù)本專利技術(shù)各方面的上述諧振變換器和方法，減小了損耗，提高了效率。附圖說明圖1為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器100的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器200的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器300的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器400的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器500的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示意性示出了根據(jù)本專利技術(shù)實施例的用于諧振變換器的方法流程圖600。具體實施方式下面將詳細描述本專利技術(shù)的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本專利技術(shù)。在以下描述中，為了提供對本專利技術(shù)的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節(jié)來實行本專利技術(shù)。在其他實例中，為了避免混淆本專利技術(shù)，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本專利技術(shù)至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“耦接到”或“連接到”另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。圖1為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器100的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示實施例中，所述諧振變換器100包括：輸入功率級103，耦接至輸入端口接收輸入電壓VIN；諧振網(wǎng)絡(luò)104、變壓器105和輸出功率級106，三者耦接在輸入功率級103和輸出端口之間，并在輸出端口產(chǎn)生受調(diào)制的輸出電壓VO，以驅(qū)動負載；控制及驅(qū)動電路108，根據(jù)負載電流(如表征負載電流的電流反饋信號IFB)和輸出電壓(如表征輸出電壓VO的電壓反饋信號VFB)，產(chǎn)生控制信號，控制輸入功率級103和輸出功率級106的運行：當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽控制信號，直至輸出電壓VO低于設(shè)定電壓。即當(dāng)負載電流小于輕載閾值且輸出電壓大于設(shè)定電壓時，輸入功率級103和輸出功率級106進入休眠模式，其他情況下輸入功率級103和輸出功率級106正常運行。在圖1所述實施例中，所述輸入功率級103具有串聯(lián)耦接在輸入端口和原邊參考地之間的第一功率開關(guān)31和第二功率開關(guān)32，所述第一功率開關(guān)31和第二功率開關(guān)32在其串聯(lián)耦接節(jié)點處產(chǎn)生開關(guān)電壓。所述諧振網(wǎng)絡(luò)104接收該開關(guān)電壓，產(chǎn)生諧振電壓。所述變壓器105具有原邊繞組51、第一副邊繞組52和第二副邊繞組53，其原邊繞組51耦接至諧振網(wǎng)絡(luò)104。輸出功率級106包括：第一同步整流管61，耦接在變壓器105(第一副邊繞組52)和輸出端口之間；第二同步整流管62，耦接在變壓器105(第二副邊繞組53)和輸出端口之間；所述第一同步整流管61和第一功率開關(guān)31的導(dǎo)通狀態(tài)相同，第二同步整流管62和第二功率開關(guān)32的導(dǎo)通狀態(tài)相同。在一個實施例中，諧振網(wǎng)絡(luò)104包括：諧振電容41和電感42，串聯(lián)耦接在第一功率開關(guān)31與第二功率開關(guān)32的耦接節(jié)點和原邊繞組51之間。在一個實施例中，電感42為原邊繞組51的漏感41。在其他實施例中，電感42也可為獨立的電感。在實際電路中，變壓器還具有與原邊繞組51并聯(lián)耦接的勵磁電感43。在一個實施例中，輸入電壓VIN為前級電路提供的48V電壓；輸出電壓VO被調(diào)節(jié)至12V或者6V電壓。所述第一功率開關(guān)31和第二功率開關(guān)32互補導(dǎo)通，且在一個開關(guān)周期中，兩者的導(dǎo)通時間相同，即兩者各占50％的占空比。在一個實施例中，第二功率開關(guān)32在第一功率開關(guān)31被斷開后的死區(qū)時間之后被導(dǎo)通；第一功率開關(guān)31在第二功率開關(guān)32被斷開后的死區(qū)時間之后被導(dǎo)通。即，在控制信號G31的下降沿和G32的上升沿之間、以及G32的下降沿和G31的上升沿之間存在死區(qū)時間。圖1所示實施例的輸入功率級103具有第一功率開關(guān)31和第二功率開關(guān)32，其為半橋結(jié)構(gòu)。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識到，在諧振電路中，輸入功率級也可以為全橋結(jié)構(gòu)。圖2為根據(jù)本專利技術(shù)實施例的諧振變換器200的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示諧振變換器200與圖1所示諧振變換器100相似，與圖1所示諧振變換器100不同的是，圖2示意性地示出對輸出電壓和負載電流的采樣。在圖2所示實施例中，所述諧振變換器200還包括：電壓反饋電路109，耦接在輸出端口和副邊參考地之間，產(chǎn)生與輸出電壓VO成比例的電壓反饋信號VFB；開關(guān)管71，其中流過開關(guān)管71的電流與流過第二同步整流管62的電流成鏡像比例關(guān)系，即開關(guān)管71與第二同步整流管62形成電流鏡，以提供表征流過第二同步整流管62電流的電流反饋信號IFB。在一個實施例中，流過開關(guān)管71的電流與流過第二同步整流管62的電流的比例關(guān)系為1:10000。但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，流過開關(guān)管71的電流與流過第二同步整流管62的電流可以呈其他任何合適的比例關(guān)系。由于在第二同步整流管62導(dǎo)通期間，流過第二同步整流管62的電流即為負載電流，因此電流反饋信號IFB表征了負載電流，并且與負載電流成比例。繼續(xù)參見圖2，在該實施例中，所述諧振變換器200還包括：連接電阻72，與開本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種諧振變換器，包括：輸入功率級，耦接至輸入端口，接收輸入電壓；諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產(chǎn)生受調(diào)制的輸出電壓，以驅(qū)動負載；控制及驅(qū)動電路，根據(jù)負載電流和輸出電壓，產(chǎn)生控制信號，控制輸入功率級和輸出功率級的運行：當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽控制信號，直至輸出電壓低于設(shè)定電壓。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種諧振變換器，包括：輸入功率級，耦接至輸入端口，接收輸入電壓；諧振網(wǎng)絡(luò)、變壓器和輸出功率級，三者耦接在輸入功率級和輸出端口之間，產(chǎn)生受調(diào)制的輸出電壓，以驅(qū)動負載；控制及驅(qū)動電路，根據(jù)負載電流和輸出電壓，產(chǎn)生控制信號，控制輸入功率級和輸出功率級的運行：當(dāng)負載電流小于輕載閾值時，屏蔽控制信號，直至輸出電壓低于設(shè)定電壓。2.如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，其中所述輸入功率級具有串聯(lián)耦接在輸入端口和原邊參考地之間的第一功率開關(guān)和第二功率開關(guān)；輸出功率級包括：第一同步整流管，耦接在變壓器和輸出端口之間；第二同步整流管，耦接在變壓器和輸出端口之間；其中所述第一同步整流管和第一功率開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)相同，第二同步整流管和第二功率開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)相同。3.如權(quán)利要求2所述的諧振變換器，還包括：電壓反饋電路，耦接在輸出端口和副邊參考地之間，產(chǎn)生與輸出電壓成比例的電壓反饋信號；開關(guān)管，其中流過開關(guān)管的電流與流過第二同步整流管的電流成鏡像比例關(guān)系，以提供表征負載電流的電流反饋信號。4.如權(quán)利要求3所述的諧振變換器，還包括：連接電阻，與所述開關(guān)管串聯(lián)耦接，所述連接電阻兩端的電壓為電流反饋信號。5.如權(quán)利要求2所述的諧振變換器，還包括：電壓反饋電路，耦接在輸出端口和副邊參考地之間，產(chǎn)生與輸出電壓成比例的電壓反饋信號；采樣電阻，與第二同步整流管串聯(lián)耦接；運算放大器，跨接在采樣電阻兩端，接收采樣電阻兩端的電壓，以產(chǎn)生表征負載電流的電流反饋信號。6.如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，其中所述控制及驅(qū)動電路包括：置位單元，接收表征負載電流的電流反饋信號、電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：歐陽茜，
申請(專利權(quán))人：成都芯源系統(tǒng)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51