專利名稱：諧振變換器的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧振變換器的控制，尤其涉及諧振變換器中近電容 性模式的控制。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)諧振變換器的滿意操作，用于產(chǎn)生交流電的開關(guān)被即 時(shí)導(dǎo)通和斷開是重要的。開關(guān)進(jìn)行操作的頻率定義了變換器的操作的 模式。如果頻率足夠高，則能量變換器在規(guī)則的電感模式下操作。當(dāng)開關(guān)的開關(guān)頻率即通過變壓器的一次側(cè)的交流電的頻率被下 降到一個(gè)點(diǎn)時(shí)，變換器在近電容性模式下操作，其中，在該點(diǎn)處，該 交流電至少幾乎與橋結(jié)點(diǎn)處的交流電同相。一般，期望能量變換器在電感模式下操作。因此，非重疊時(shí)間 被選擇為足夠長以防止硬開關(guān)是重要的，這會導(dǎo)致開關(guān)損耗。然而， 由于硬開關(guān)還在太長重疊時(shí)間的情況下發(fā)生，所以該非重疊時(shí)間一定 為最大值，從而開關(guān)損耗發(fā)生。在US專利申請2001/0036090中公開了 一種開關(guān)的控制算法， 其中，以一種方式來確定開關(guān)導(dǎo)通時(shí)刻，這種方式為在靠近半橋開 關(guān)結(jié)點(diǎn)的峰(高邊開關(guān)導(dǎo)通)或谷(低邊開關(guān)導(dǎo)通)處該開關(guān)導(dǎo)通。 這樣，最小壓降在開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)刻以變壓器一次側(cè)中的給定電流在該 開關(guān)發(fā)生，從而提供最小開關(guān)損耗。以己知方式確定斷開時(shí)刻。已知 方式例如可以是提高開關(guān)頻率。硬開關(guān)的幅度然后被測量并且被用于 將頻率調(diào)整到給出硬開關(guān)的期望幅度的值。這個(gè)方法的缺點(diǎn)在于很 難穩(wěn)定該變換器。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的諧振變換器。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求
進(jìn)行定義。從屬權(quán)利要求定義了優(yōu)選實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，通過提供改進(jìn)的裝置來控制變換器(例如， 近電容性模式諧振變換器)來實(shí)現(xiàn)本目的，從而可以提供一種更加簡 單更加穩(wěn)健和更加便宜的諧振變換器。優(yōu)選的是，本發(fā)明單獨(dú)地或以 任何組合來減輕、緩解或消除以上或其它缺點(diǎn)之一或更多。在一個(gè)實(shí)施例中，由此提供一種諧振變換器，其中，至少一個(gè) 狀態(tài)變量被監(jiān)測以及可選擇地兩個(gè)狀態(tài)變量被監(jiān)測并且其中，控制算 法被實(shí)現(xiàn)以確保電感模式操作即避免電容性模式操作?？梢岳缤ㄟ^ 在諧振回路中的電流反向之前將導(dǎo)電開關(guān)進(jìn)行斷開來防止該電容性 模式。該諧振回路中流動的電流也被稱作 一 次側(cè)電流。以這種方式操作該諧振變換器能夠提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)?；诒O(jiān)測一 次側(cè)電流以及可選擇地監(jiān)測電容器電壓直接地操作開關(guān)能夠?qū)е孪?統(tǒng)的快速控制以及較好穩(wěn)定性。另一優(yōu)點(diǎn)在于通過對于每個(gè)導(dǎo)電間隔將電路中的一次側(cè)電流 與參考值進(jìn)行比較以及可選擇地將電路中的電容器電壓與參考值進(jìn) 行比較可以獲得具有最小導(dǎo)通損耗的每個(gè)開關(guān)的軟導(dǎo)通。該參考值例 如可以表示用于將半橋點(diǎn)處的電容充電到相反供電軌的最小能量。另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以建立逐周期近電容性模式保護(hù)。通過逐周期近電 容性模式保護(hù)獲得的可能技術(shù)效果之一在于不需要頻率調(diào)整回路， 這是因?yàn)樽儞Q器不再由頻率進(jìn)行控制。改為逐周期地對變換器進(jìn)行控 制。此外，逐周期NCM (近電容性模式)保護(hù)給出可能技術(shù)效果 對主控制回路的速度不產(chǎn)生實(shí)際限制的即時(shí)電容性模式保護(hù)和/或?qū)τ隗{邊開關(guān)(HSS)和低邊開關(guān)(LSS)的一直操作到NCM邊界的 不同于50%的占空因數(shù)的即時(shí)電容性模式保護(hù)。與現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)相比較本發(fā)明的實(shí)施例的重要優(yōu)點(diǎn)在于可以預(yù)先采取必需動作以防止變換器進(jìn)入電容性模式，另外在瞬態(tài)期間 這發(fā)生在電源電壓或負(fù)載處。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于由于能夠以一定電流來斷開HSS或LSS，所以能夠防止硬開關(guān)，同時(shí)，在開關(guān)導(dǎo)電間隔期間在這個(gè)電流第一次達(dá) 到其最大值以后這個(gè)電流的絕對值下降到零，從而防止電流過零并且 由此防止硬開關(guān)。權(quán)利要求2到4中定義的可選特征是有優(yōu)越性的，這是因?yàn)?除了建立關(guān)于控制參數(shù)的一次側(cè)電流的特定標(biāo)準(zhǔn)以及可選擇地建立 關(guān)于控制參數(shù)的電容器電壓的特定標(biāo)準(zhǔn)以外，可以確保盡管在導(dǎo)電 間隔的開始處執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，但是可忽略該標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該明白最小時(shí)間已 經(jīng)流逝的標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行不是必需通過定時(shí)器裝置獲得。例如，這還可以 從關(guān)于特定標(biāo)準(zhǔn)的一次側(cè)電流和/或預(yù)定點(diǎn)處的電壓的已知研究或者 其它等效裝置來獲得。權(quán)利要求5到7中定義的可選擇特征是有優(yōu)越性的，這是因?yàn)?對于關(guān)于不同開關(guān)的導(dǎo)電間隔可以指定不同的預(yù)定值。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種用于控制諧振變換器的控 制邏輯、用于控制諧振變換器的方法以及適用于執(zhí)行該方法的步驟的 計(jì)算機(jī)可讀代碼。通常，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)以任何可行方式來組 合和連接本發(fā)明的各個(gè)方面。通過對照于此以后描述的實(shí)施例，本發(fā) 明的這些和其它方面、特征和/或優(yōu)點(diǎn)將是清楚的。


僅僅作為例子，對照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，這些附圖如下 圖1示出了諧振LLC變換器的基本框圖；圖2示出了在利用第一組參數(shù)的使用狀況仿真中的各種參數(shù)的 時(shí)間變化；圖3示出了在利用第二組參數(shù)的使用狀況仿真中的各種參數(shù)的 時(shí)間變化；以及圖4示出了具有詳細(xì)顯示的控制邏輯和模擬控制功能的本發(fā)明 的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1示出了形成作為諧振半橋變換器的諧振LLC變換器1的基本框 圖。該變換器包括具有一次側(cè)4和二次側(cè)5的變壓器。該變換器l適用 于將來自DC電源即該變壓器的一次側(cè)上的Vs2的電能提供到連接在該
變壓器的二次側(cè)上的Vout3處的負(fù)載(未示出)。此外，該變換器包括第一和第二可控制開關(guān)，這里分別由高邊(HS) 可控制開關(guān)6以及低邊(LS)可控制開關(guān)7進(jìn)行表示。將這些開關(guān)設(shè)置 為彼此串聯(lián)。例如，該高邊和低邊開關(guān)可以是晶體管、半導(dǎo)體閘流管、 M0SFET等等。該LLC變換器的諧振電容器Cr 9在該電路的一點(diǎn)上具有某一電壓 Vcapl 8。在諧振回路15中，流過電流Iprim 10。該電壓Vcapl也被稱 作電容器電壓，該電壓Vcapl是預(yù)定點(diǎn)處的電壓。在這個(gè)實(shí)施例中，該 預(yù)定點(diǎn)表示為與圖1上的Vcapl進(jìn)行連接。示出連接到高邊開關(guān)6的高邊驅(qū)動器12可以驅(qū)動高邊開關(guān)(HSS 開關(guān))，并且該低邊開關(guān)7可以由連接到該低邊開關(guān)的低邊驅(qū)動器13 進(jìn)行驅(qū)動。該高邊和低邊驅(qū)動器連接到控制邏輯14。在該變換器中，該諧振電容器Cr 9、電感線圈Ll 16以及磁化電 感線圈L1 17形成諧振電路。變壓器和整流電路18這里用于產(chǎn)生DC輸 出電壓。通過加入串聯(lián)電感線圈L3 19能夠產(chǎn)生連續(xù)輸出電流。在這個(gè) 變換器上可以存在許多變型，例如，在照明應(yīng)用中可以采用橋式整流器 進(jìn)行整流或者根本不進(jìn)行整流。另外，在一些情況下，該變壓器可以被 省去。在大多數(shù)情況下，該變換器使用在感應(yīng)區(qū)域中。在這個(gè)區(qū)域中，在 導(dǎo)電開關(guān)斷開以后的一定時(shí)間內(nèi)該諧振電容器Cr 9中的電流保持以相 同方向流動。在該反向開關(guān)的導(dǎo)電間隔之前，這個(gè)時(shí)間足以將諧振電容 器Cr 9與并聯(lián)電容器Cpar 21之間的半橋結(jié)點(diǎn)20充電到相反供電軌。 在這種情況下，設(shè)置該開關(guān)的軟導(dǎo)通，從而防止由于存儲在Cpar 21中 能量的耗散所導(dǎo)致的該開關(guān)中的額外耗散。在電容性模式下，在該半橋 點(diǎn)20充電到該相反供電軌之前，Cr 9中的電流反向。存在防止該變換器在電容性模式區(qū)域中進(jìn)行操作的幾種方法。 一個(gè)已知的方法檢測該電容性模式，并且然后臨時(shí)提高操作頻率。 這個(gè)方法的缺點(diǎn)在于在正常操作期間該變換器不能夠被設(shè)計(jì)為接近于 電容性模式進(jìn)行操作，這是因?yàn)樵陬l率掃描期間，在一定時(shí)間內(nèi)電源顯 著下降。因此，這個(gè)方法僅僅允許在故障條件期間工作。
另一個(gè)已知方法檢測在半橋點(diǎn)處的硬開關(guān)的幅度，并且將該操作頻 率限制到與硬開關(guān)的最大允許幅度對應(yīng)的值。這個(gè)值通常稱作近電容性模式邊界，即NCM邊界?，F(xiàn)有技術(shù)方法的這個(gè)狀態(tài)允許該變換器設(shè)計(jì)為接近于電容性模式，然而，由于這個(gè)近電容性模式調(diào)整回路的較差穩(wěn)定 性，所以這個(gè)回路的帶寬必須被選擇得小。因此，該回路與負(fù)載級相結(jié) 合會出現(xiàn)問題。本發(fā)明能夠解決以上缺點(diǎn)，其中，該變換器能夠被使用直到該近電 容性模式邊界，而不會有穩(wěn)定性問題并且具有快速響應(yīng)時(shí)間。這里，將高邊開關(guān)6導(dǎo)電間隔定義為當(dāng)該高邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)開始提供 Vsupply2與該半橋結(jié)點(diǎn)20之間的連接。這里，低邊開關(guān)7導(dǎo)電間隔定 義為當(dāng)該低邊開關(guān)導(dǎo)通時(shí)開始提供該半橋結(jié)點(diǎn)20與地面24之間的連 接。可以通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)的自適應(yīng)非重疊或固定非重疊或其 它標(biāo)準(zhǔn)來確定HSS和LSS導(dǎo)通。這意味著在導(dǎo)電開關(guān)斷開以后的固定 時(shí)間以后反向開關(guān)導(dǎo)通。還可以在檢測到該半橋已經(jīng)變換電流方向以后 來將該反向開關(guān)導(dǎo)通。這被稱作自適應(yīng)非重疊，并且例如能夠通過檢測 半橋點(diǎn)處的dV/dt來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的范圍涉及用于斷開特定開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)， 然而，為了驅(qū)動該變換器，如上述再次導(dǎo)通開關(guān)?；舅枷胧菣z查每個(gè)導(dǎo)電間隔以確定在該諧振電容器Cr 9中是否 仍有足夠電流流動以能夠?qū)⒃摬⒙?lián)電容器Cpar 21充電到相反供電軌。 如果電流下降到最小電平之下，則對應(yīng)開關(guān)將被斷開。能夠示出在該諧振電容器Vcapl 8的電壓與近電容性模式邊界處 導(dǎo)電間隔的結(jié)尾處的一次側(cè)電流Iprira IO之間的存在關(guān)系。因此，另 外，Vcapl 8能夠用于將該變換器保持在該電容性模式區(qū)域之外。僅當(dāng)一次側(cè)電流Iprim IO返回到零的過程中以及不在該一次側(cè)電 流10仍然增大的導(dǎo)電間隔的第一部分期間內(nèi)，該導(dǎo)電間隔才會終止。 因此，取決于該導(dǎo)電間隔(高邊開關(guān)6、 HSS或低邊開關(guān)7、 LSS)，在 Iprim 10中已經(jīng)產(chǎn)生峰或谷以后，該導(dǎo)電間隔才會終止。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過使用下面控制算法來防止電容性模式， 通過控制邏輯14來操作該控制算法 HSS斷開1) [top reached in Iprim]AND2) [Iprim<Iend—pos]OR[Vc即KVcapH] LSS斷開1) [valley reached in Iprim]AND2) [Iprim〉Iend—neg]OR[Vcapl>VcapL]例如由于與噪聲和擾動相結(jié)合的微分作用，一次側(cè)電流中的峰和谷 的檢測是有問題的，所以可以如下替換該峰和谷檢測。HSS的斷開的第一標(biāo)準(zhǔn)[top reached in Iprim]能夠由如下進(jìn)行替換-時(shí)間間隔的結(jié)尾已經(jīng)出現(xiàn)，其中，該時(shí)間間隔在下面事件處開始， 該事件為[HS switch is turned on AND lprim>0 is detected]LSS的斷開的第一標(biāo)準(zhǔn)[valley reached in Iprim]能夠由如下進(jìn) 行替換時(shí)間間隔的結(jié)尾已經(jīng)出現(xiàn)，其中，該時(shí)間間隔在下面事件處開始， 該事件為[LS switch is turned on AND Iprim〈0 is detected]這兩種標(biāo)準(zhǔn)具有較大實(shí)際意義，這是因?yàn)樵诒Ｗo(hù)必須檢測的大負(fù) 載下的NCM與該保護(hù)可以不進(jìn)行作用的小電流的無負(fù)載操作之間提供了 一種較好的區(qū)分。這導(dǎo)致用于防止電容性模式的四個(gè)控制變量，這四個(gè)控制變量為結(jié) 合圖2到圖4進(jìn)行討論和以上描述的lend—pos、 Iend neg、 VcapH以及 VcapL。本發(fā)明的其它實(shí)施例包括該控制算法的變型，諸如省去Iprim中的 峰或谷檢測或由導(dǎo)電間隔的開始以后的(固定)時(shí)間來替代該峰或谷檢 測、或者其它的兼容標(biāo)準(zhǔn)。存在幾種產(chǎn)生lend—pos、 lend—neg、 VcapH以及VcapL的值的可能 性。在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以如下設(shè)置這些值-lend—pos、 Iend—neg:由最低電源電壓確定的固定值；-VcapH、 VcapL:由最低電源電壓加電源電壓補(bǔ)償確定的固定值；以及 -與調(diào)整回路相結(jié)合的硬開關(guān)的幅度，該調(diào)整回路用于通過控制 lend或Vcap將該硬開關(guān)電壓限制到某個(gè)最大值。能夠?qū)SS或LSS導(dǎo) 電間隔(1個(gè)回路)或這兩個(gè)導(dǎo)電間隔(2個(gè)回路)的結(jié)束進(jìn)行這種設(shè)置。可以與所述的該HSS 6和LSS 7斷開的控制算法進(jìn)行結(jié)合來實(shí)現(xiàn)設(shè) 置lend—pos 31、 lend—neg 32、 VcapH 33以及VcapL 34的值的所述方法。圖2示出了對于NCM限制的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的曲線圖，該附 圖示出了通過Iprim IO進(jìn)行的控制。Vsu卯ly 2設(shè)置為400V。 在圖2中，如下所述來選擇這些變量IpeakH=iprimpeak、 IpeakL二iprimdal(谷)、VcapH 33=vcapmax、 VcapL 34=vcapmin、 Iendpos 31 = iprimpeak、 Iendneg 32=iprimadal (谷)、 V2:Iprim 10、 vn (VCAP1) =Vcapl 8、vn (Vhbl)=半橋結(jié)點(diǎn)(Cr/Cpar) 20 處的電壓。I(E—2)=L3中的電流。最頂部曲線圖示出了作為時(shí)間的函數(shù)的電流Iprim 10。第二曲線 圖示出了作為時(shí)間的函數(shù)的半橋結(jié)點(diǎn)20處的電壓43。第三曲線圖示出 了作為時(shí)間的函數(shù)的在Vcapl 8處的諧振電容器的電壓。第四曲線圖示 出了作為時(shí)間的函數(shù)的L3 44的電流。在所有這些曲線圖中，間隔由35 和36進(jìn)行表示，該35表示當(dāng)高邊開關(guān)設(shè)置導(dǎo)電時(shí)，該36表示當(dāng)?shù)瓦?開關(guān)設(shè)置導(dǎo)電時(shí)。當(dāng)HSS導(dǎo)通時(shí)，該第一導(dǎo)電間隔期間內(nèi)的Iprim中的峰由代表作為 時(shí)間函數(shù)的Iprim 10的曲線的頂點(diǎn)37所表示。在點(diǎn)38以后，Iprim 也小于該控制值lend—pos 31。因此，在點(diǎn)38以后HSS的第一和第二控 制標(biāo)準(zhǔn)都被執(zhí)行，并且從而HSS被斷開。相似地，在下面的LSS導(dǎo)電間隔期間內(nèi)，在點(diǎn)39處達(dá)到表示Iprim IO的曲線的谷，并且在點(diǎn)40處達(dá)到Iprim 10大于lend—neg的點(diǎn)。因 此，在點(diǎn)40以后LSS的第一和第二控制標(biāo)準(zhǔn)都被執(zhí)行，并且從而LSS 被斷開。確保Iprim的值小于正預(yù)定值并且大于負(fù)預(yù)定值的其它方法用于 確保該諧振回路中的電流Iprim 10的絕對值小于預(yù)定值。相似地，確
保表示在正方向上流動的電流的曲線的峰或表示在負(fù)方向上流動的電 流的曲線的谷已經(jīng)被達(dá)到的其它方法用于描述絕對電流的最大電平已 經(jīng)被達(dá)到。圖3示出了對于NCM限制的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例獲得的曲線圖，該附 圖示出了通過Vcapl 8進(jìn)行的控制。Vs叩ply設(shè)置為200V。最頂部曲線圖示出了作為時(shí)間的函數(shù)的電流Iprim 10。第二曲線 圖示出了作為時(shí)間的函數(shù)的在半橋結(jié)點(diǎn)20處的電壓43。第三曲線圖示 出了作為時(shí)間的函數(shù)的諧振電容器Vcapl的電壓8。第四曲線圖示出了 作為時(shí)間的函數(shù)的L3 44中的電流。在所有這些曲線圖中，間隔由35 和36進(jìn)行表示，該35表示當(dāng)高邊開關(guān)被設(shè)置為導(dǎo)電時(shí)，該36表示當(dāng) 低邊開關(guān)被設(shè)置為導(dǎo)電時(shí)。當(dāng)HSS導(dǎo)通時(shí)，在第一導(dǎo)電間隔期間內(nèi)Iprim中的峰由代表作為時(shí) 間函數(shù)的IpriralO的曲線的頂點(diǎn)37所表示。在點(diǎn)41以后，Vcapl也小 于控制值VcapH 33。因此，在點(diǎn)41以后HSS斷開的第一和第二控制標(biāo) 準(zhǔn)都被執(zhí)行，并且隨后HSS被斷開。相似地，在下面的LSS導(dǎo)電間隔期間內(nèi)，在點(diǎn)39處表示達(dá)到Iprim IO的曲線的谷，并且在42處達(dá)到Vcapl 8大于VcapL的點(diǎn)。因此，在 點(diǎn)42以后LSS斷開的第一和第二控制標(biāo)準(zhǔn)都被執(zhí)行，并且隨后LSS被 斷開。在圖4a中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該附圖示出了圖1所示的 LLC變換器，其中，諧振電容器Cr 9的位置改變到兩個(gè)電感線圈Ll 16 和L2 17之后。提供該電路的這個(gè)變更以顯示該電路的建立不限于圖1 所示的變換器或圖4a所示的變換器。在圖4a中，示出在與圖l所示位置不同的位置處的Vcapl處監(jiān) 測諧振電容器的電壓。盡管該諧振電容器Cr 9例如位于Ll與L2之間 或者位于電流檢測電阻器Rs的另一側(cè)(見圖1)，但是也能夠測量該諧 振電容器Cr9的電壓。于是，能夠通過測量Vhb(20)和Vcr并且將它們 進(jìn)行相加來構(gòu)建期望的參數(shù)(9處的電壓)。這個(gè)專利的范圍還覆蓋一 種實(shí)施例，其中，Cr位于Ll與L2之間或者Rs與地面之間，或者其中， Rs被省去(如果以另一種方式來測量電流)并且其中Vhb+Vcr被用作9
處的電壓的替換。由于實(shí)際上Vcr是諧振電路中的電流的積分(由于該 電容器Cr用作積分器)，所以一個(gè)電容器Cr能夠?qū)㈦娏鬟M(jìn)行積分并且 將Vhb+該積分的電流用作9處測量的電壓的替換。另外，本專利覆蓋那 個(gè)實(shí)施例。還示出該諧振回路中的電流Iprim IO被監(jiān)測作為流過Rsense 11 的電流。該Rsense 11位于Cr 9與地面24之間的電路的一點(diǎn)上。能夠 以任何可行方式在該電路中的任何其它位置上獲得該電路中的電流。這 個(gè)電流可以例如是流過開關(guān)的電流或采用諸如用于測量電流磁場的元 件之類與要被測量的電流不直接接觸的元件所測量的電流。表示被監(jiān)測的電壓信號Vcapl以及被監(jiān)測的電流Iprim 10的監(jiān)測 信號分別經(jīng)由監(jiān)測線22和23被反饋到該控制邏輯14。本發(fā)明還可以與全橋變換器結(jié)合使用。在圖4b中更加詳細(xì)地示出了該裝置CL即控制邏輯和模擬控制功能 14。該CL塊14表示用于實(shí)現(xiàn)所建議的控制算法的功能?？梢钥闯霰硎綢primlO的該監(jiān)測電流信號23被輸入到該控制邏 輯14中。該控制邏輯14包括V/Tdet.，即連接到該被監(jiān)測到的電流 信號23的谷和峰檢測器25。該谷和峰檢測器的輸出被從該谷和峰檢測 器輸出并且被輸入到設(shè)置在該控制邏輯14中的OL 30，即輸出邏輯30。 該輸出邏輯包括用于提供HSS和LSS的狀態(tài)以及一組復(fù)位控制的鎖存 器。此外，表示Iprim的被監(jiān)測的電流信號23還被連接到兩個(gè)比較器 26和27。該比較器26和27將代表Iprim的電流信號23分別與控制值 lend—neg 32和lend—pos 31進(jìn)行比較。從圖4b可以看出，表示電壓Vcapl 8的被監(jiān)測的電壓信號22被連 接到兩個(gè)比較器28和29。該比較器28和29將表示Vcapl 8的電壓信 號22分別與控制值VcapL 34和VcapH 33的值進(jìn)行比較。該比較器26、 27、 28和29的比較的輸出被從這些比較器輸出，并 且被輸入到該輸出控制邏輯30。該輸出邏輯30的輸出基于來自比較器26、 27、 28和29以及谷/ 峰檢測器25的輸入?；谶@些輸入，該輸出邏輯對該HS和LS驅(qū)動器 12和13輸出HSS和LSS狀態(tài)輸出45和46。對于VcapH 33、 VcapL 34，如果利用圖1的基本框圖，則能夠加 入電源電壓校正。在這種情況下，由于半橋處的電壓擺動(其等于 Vsupply 2)被加到Vcapl 8，所以這是必需的。在一個(gè)實(shí)施例中，可以由通用計(jì)算機(jī)裝置和專用可編程計(jì)算機(jī)裝置 來設(shè)置該控制邏輯CL，其中，可以輸入監(jiān)測信號，并且，例如通過執(zhí)行 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的計(jì)算機(jī)代碼，這些計(jì)算機(jī)裝置可以被實(shí)現(xiàn)以操作該 控制邏輯。盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于于此 闡述的具體形式。并且，本發(fā)明的范圍僅僅通過權(quán)利要求進(jìn)行限定。這 里，這兩個(gè)開關(guān)的說明并不排除具有多于兩個(gè)開關(guān)的實(shí)施例。在這個(gè)說明書中，為解釋而非限制目的來闡述諸如特定實(shí)現(xiàn)方案、 電路圖等等的公開的實(shí)施例的某特定細(xì)節(jié)，從而提供本發(fā)明的清楚透徹 的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該很容易明白，在不脫離由權(quán)利要求 定義的本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明可以應(yīng)用于與于此闡述的細(xì)節(jié)不 完全一致的其它實(shí)施例中。此外，在這個(gè)上下文中，為簡潔和清楚的目 的，已經(jīng)省去了公知設(shè)備、電路和方法論的詳細(xì)描述從而避免不必要的 細(xì)節(jié)以及可能的混淆。參考標(biāo)記被包括在權(quán)利要求中，然而，包括該參考標(biāo)記僅僅是為了 清楚，不應(yīng)該解釋為對權(quán)利要求的范圍的限制。單詞"包括"不排除除 了權(quán)利要求中列出的那些元件或步驟的存在。在元件之前的單詞"一個(gè)" 并不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以由包括幾個(gè)獨(dú)特元件的硬件 以及由進(jìn)行適合編程后的處理器來實(shí)現(xiàn)。在列舉出幾個(gè)裝置的裝置權(quán) 利要求中，這些裝置中的幾個(gè)可以由硬件的一個(gè)以及相同項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)。 僅僅某些測量被引入在彼此不同的從屬權(quán)利要求中的事實(shí)并不表示不 能夠有利地利用這些測量的組合。
權(quán)利要求
1.一種諧振變換器(1)，所述諧振變換器(1)用于將來自電源(2)的電能提供到負(fù)載，所述諧振變換器(1)包括第一可控制開關(guān)(6)和第二可控制開關(guān)(7)，串聯(lián)設(shè)置，并且連接到所述電源(2)；控制裝置(14)，用于產(chǎn)生用于導(dǎo)通和斷開所述第一和第二開關(guān)的控制信號(45，46)；諧振回路(15)，與所述第一開關(guān)(6)和所述第二開關(guān)(7)進(jìn)行電連接，所述諧振回路包括諧振電容器(9)，其中，所述第一開關(guān)(6)和第二開關(guān)(7)之一被導(dǎo)通，在所述諧振回路中流動的電流(10)被監(jiān)測并且可選擇地所述諧振回路(15)中的預(yù)定點(diǎn)處的電壓(8)被監(jiān)測，并且其中，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)準(zhǔn)與第二標(biāo)準(zhǔn)或者可選擇地與第三標(biāo)準(zhǔn)一起被執(zhí)行時(shí)，所述開關(guān)(6，7)斷開，其中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)確保在所述開關(guān)(6，7)導(dǎo)通以后已經(jīng)流逝了最小時(shí)間，所述第二標(biāo)準(zhǔn)為電流(10)的絕對值達(dá)到預(yù)定電流電平(38，40)，所述第三標(biāo)準(zhǔn)為所述預(yù)定點(diǎn)處的電壓(8)達(dá)到預(yù)定電壓電平(41，42)。
2. 如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，其中，當(dāng)所述絕對電流中 的最大值(37， 39)已經(jīng)達(dá)到時(shí)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)被執(zhí)行。
3. 如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，其中，當(dāng)預(yù)定時(shí)間已經(jīng)流 逝時(shí)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)被執(zhí)行。
4. 如權(quán)利要求1所述的諧振變換器，其中，所述最小時(shí)間是預(yù) 定最小時(shí)間，并且其中，當(dāng)所述電流已經(jīng)過零時(shí)以及在所述電流過零 以后已經(jīng)流逝了所述預(yù)定最小時(shí)間時(shí)，所述第一標(biāo)準(zhǔn)被執(zhí)行。
5. 如權(quán)利要求2所述的諧振變換器，其中，確定所述電流是否 已經(jīng)達(dá)到峰點(diǎn)(37)或谷點(diǎn)(39)處的絕對最大值，并且其中，所述 控制裝置響應(yīng)于所述電流是已經(jīng)達(dá)到峰點(diǎn)(37)還是達(dá)到谷點(diǎn)(39) 處的其絕對最大值來控制所述開關(guān)(6， 7)。
6. 如權(quán)利要求5所述的諧振變換器，其中，基于所述電流是已 經(jīng)達(dá)到峰點(diǎn)(37)還是達(dá)到谷點(diǎn)(39)處的其絕對最大值來選擇所述 預(yù)定電流電平(38， 40)。
7. 如權(quán)利要求5所述的諧振變換器，其中，基于所述電流(IO) 是已經(jīng)達(dá)到峰點(diǎn)(37)還是達(dá)到谷點(diǎn)(39)處的其絕對最大值來選擇 所述預(yù)定電壓電平(41， 42)。
8. —種控制邏輯(14)，用于控制諧振變換器(1)，所述控 制邏輯(14)包括輸出邏輯(30)，用于控制串聯(lián)設(shè)置的第一開關(guān)(6)和第二開 關(guān)(7);比較器(26， 27， 28， 29)，連接來接收所述諧振變換器(1) 的諧振回路(15)中的電流(10)以及可選擇地接收所述諧振回路(15) 中的預(yù)定點(diǎn)處的電壓(8),用于將所述電流(10)與預(yù)定電平(31， 32， 33， 34)進(jìn)行比較以及可選擇地將所述電壓(8)與預(yù)定電平(31， 32， 33， 34)進(jìn)行比較，從而將輸出發(fā)送到所述輸出邏輯(30)以用 于當(dāng)?shù)谝粯?biāo)準(zhǔn)與第二標(biāo)準(zhǔn)或第三標(biāo)準(zhǔn)一起進(jìn)行執(zhí)行時(shí)來斷開所述開 關(guān)(6， 7)，其中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)確保在所述開關(guān)導(dǎo)通以后己經(jīng)流逝 了最小時(shí)間，所述第二標(biāo)準(zhǔn)為電流的絕對值達(dá)到預(yù)定電流電平(38， 40)，所述第三標(biāo)準(zhǔn)為所述預(yù)定點(diǎn)處的電壓(8)達(dá)到預(yù)定電壓電平 (41， 42)。
9. 一種控制諧振變換器(1)的方法，所述諧振變換器(1)用 于將來自電源(2)的電能提供到負(fù)載，所述諧振變換器(1)包括第一開關(guān)(6)和第二開關(guān)(7)，串聯(lián)設(shè)置，并且可操作地連 接到所述電源(2);控制裝置(14)，用于產(chǎn)生用于導(dǎo)通和斷開所述第一和第二開 關(guān)的控制信號(45， 46);以及諧振回路(15)，與所述第一開關(guān)(6)和所述第二開關(guān)(7) 進(jìn)行電連接，所述諧振回路(15)包括諧振電容器(9)，所述方法包括如下步驟監(jiān)測在所述諧振回路(15)中流動的電流(10)以及在所述諧 振回路(15)中的預(yù)定點(diǎn)處的電壓(8);將所述電流(10)與預(yù)定電平(38， 40， 41, 42)迸行比較以 及可選擇地將所述電壓(8)與預(yù)定電平(38, 40， 41， 42)進(jìn)行比 較；以及當(dāng)?shù)谝粯?biāo)準(zhǔn)與第二標(biāo)準(zhǔn)或第三標(biāo)準(zhǔn)一起進(jìn)行執(zhí)行時(shí)來斷開所述 開關(guān)(6， 7)，其中，所述第一標(biāo)準(zhǔn)確保在所述開關(guān)(6， 7)導(dǎo)通以 后己經(jīng)流逝了最小時(shí)間，所述第二標(biāo)準(zhǔn)為電流的絕對值達(dá)到預(yù)定電流 電平(38， 40)，所述第三標(biāo)準(zhǔn)為所述預(yù)定點(diǎn)處的電壓達(dá)到預(yù)定電壓 電平(41， 42)。
10. —種計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀代碼用于使得可編 程裝置能夠執(zhí)行權(quán)利要求9所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明通過對諧振變換器的狀態(tài)參數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)來處理諧振LLC變換器的控制，從而該變換器能夠在近電容性模式下進(jìn)行操作。在該諧振回路中流動的電流被監(jiān)測以及可選擇地該諧振回路中的預(yù)定點(diǎn)處的電壓被監(jiān)測，并且其中，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)準(zhǔn)與第二標(biāo)準(zhǔn)或者可選擇地與第三標(biāo)準(zhǔn)一起被執(zhí)行時(shí)，該開關(guān)(高邊開關(guān)或低邊開關(guān))斷開，其中，該第一標(biāo)準(zhǔn)確保在該開關(guān)導(dǎo)通以后流逝最小時(shí)間，該第二標(biāo)準(zhǔn)為電流的絕對值達(dá)到預(yù)定電流電平，該第三標(biāo)準(zhǔn)為該預(yù)定點(diǎn)處的電壓達(dá)到預(yù)定電壓電平。
文檔編號H02M3/24GK101164221SQ200680010615
公開日2008年4月16日 申請日期2006年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者漢斯·哈爾貝塔特 申請人:Nxp股份有限公司