本發(fā)明涉及一種數(shù)字LLC中ZVS的控制方法，屬于LLC電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
目前，LLC電路拓?fù)湓诖蠊β收麟娐分休^為常見(jiàn)，其優(yōu)良的軟開(kāi)關(guān)特性可以大幅減小電源的開(kāi)關(guān)損耗，提供能量的傳輸效率，顯著降低電源的噪聲和EMI，是目前使用最普遍的大功率拓?fù)渲弧Ｊ袌?chǎng)上中小功率充電機(jī)采用全橋LLC拓?fù)錇橹?，如圖1所示，為了實(shí)現(xiàn)ZVS，設(shè)計(jì)上需要固定一個(gè)死區(qū)時(shí)間(Tdead)來(lái)實(shí)現(xiàn)ZVS；此時(shí)滿足ZVS的開(kāi)關(guān)頻率可以通過(guò)公式(1)計(jì)算得出：其中Tdead為死區(qū)時(shí)間，fs為實(shí)現(xiàn)ZVS的開(kāi)關(guān)頻率，Vo為L(zhǎng)LC輸出電壓，Vin為L(zhǎng)LC輸入電壓，N為變壓器匝比，Coss為原邊MOS管的等效輸出電容，Lp為變壓器勵(lì)磁感量。通過(guò)公式(1)可知，在Vin、Vo、N、Coss、Lp固定時(shí)，Tdead與fs成正比關(guān)系。目前LLC電路拓?fù)涔ぷ鲿r(shí)死區(qū)時(shí)間是固定的，決定了其存在如下問(wèn)題：1)死區(qū)固定，可實(shí)現(xiàn)ZVS的頻率范圍就固定，不能提高工作頻率；2)在工作頻率低于fs時(shí)，Tdead沒(méi)有相應(yīng)的減少，此時(shí)會(huì)增加MOS管寄生體二極管的導(dǎo)通損耗，且離fs越遠(yuǎn)，寄生體二極管的導(dǎo)通損耗越多，從而影響了整體的效率。目前電源產(chǎn)品市場(chǎng)上，LLC拓?fù)潆娐分饕捎玫男酒?，有意法半?dǎo)體的L6599，宏冠的CM6901，飛兆的FSFR2100、FSFR2100，英飛凌的ICE1HS01G、ICE2HS01G，德州儀器(TI)的UCC25600，NXP的TEA1610，安森美(ON)的MC33067、NCP1395等芯片。下面以L6599為代為介紹其ZVS的實(shí)現(xiàn)原理。ST的L6599芯片，適用于全橋或半橋LLC拓?fù)?，通過(guò)內(nèi)部高精度振蕩器，可以提供最大500kHz的工作頻率。通過(guò)芯片輸出的180°反相、固定50％的占空比，驅(qū)動(dòng)全橋(半橋)電路交替開(kāi)關(guān)。實(shí)際工作的占空比包含一個(gè)固定的死區(qū)時(shí)間TD，死區(qū)時(shí)間內(nèi)上下臂兩只MOS管均關(guān)斷，正是通過(guò)設(shè)置的死區(qū)時(shí)間，確保MOS管能安全開(kāi)關(guān)和ZVS的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)分析可以看到，圖2中陰影帶標(biāo)注的為死區(qū)時(shí)間內(nèi)，諧振腔電流走向，為負(fù)值。假設(shè)次電流發(fā)生在下管關(guān)斷、上管即將開(kāi)通前，那么根據(jù)此電流流向，它將反方向給充電電壓為VDS的Q1輸出結(jié)電容COSS1放電(同時(shí)給下管電壓已經(jīng)放電至0V的Q2輸出結(jié)電容COSS2充電)。通過(guò)計(jì)算及設(shè)置好的電路參數(shù)，此反向電流能夠確保在死區(qū)時(shí)間tDEAD內(nèi)將COSS1放電完畢，將COSS2充電完畢(至VDS)。此后Q1在驅(qū)動(dòng)電平作用下開(kāi)通，Q1開(kāi)通過(guò)程中VDS與ID將不存在交疊，從而實(shí)現(xiàn)了ZVS，如圖3所示。由圖可以看到，LLC工作模式實(shí)現(xiàn)了MOS管VDS與ID在開(kāi)通時(shí)的零交疊，實(shí)現(xiàn)ZVS，從而減少了開(kāi)關(guān)損耗。以上是ST公司的L6599諧振控制芯片ZVS的實(shí)現(xiàn)原理。由于其死區(qū)時(shí)間是固定的，工作頻率范圍會(huì)受限制，頻率低的時(shí)候ZVS的實(shí)現(xiàn)時(shí)也帶來(lái)了MOS管的能量損耗。模擬控制芯片死區(qū)時(shí)間在工作時(shí)是固定不可調(diào)的，工作頻率范圍會(huì)受限制，且頻率低的時(shí)候ZVS的實(shí)現(xiàn)時(shí)也帶來(lái)了MOS管的能量損耗。數(shù)字控制將死區(qū)加大或分段調(diào)控，這樣雖然提高了LLC的工作頻率，但低頻ZVS時(shí)MOS管的能量損耗問(wèn)題依然存在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字LLC中ZVS的控制方法，以解決目前數(shù)字LLC中由于死區(qū)固定導(dǎo)致可實(shí)現(xiàn)ZVS的頻率范圍固定以及低頻ZVS時(shí)MOS管的能量損耗問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而提供一種數(shù)字LLC中ZVS的控制方法，該控制方法采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為電壓環(huán)，外環(huán)以LLC輸出電流Io為反饋量，以設(shè)定參考值Iref為電流給定量，根據(jù)Iref與Io的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出Vo_ref，內(nèi)環(huán)以輸出的Vo_ref為電壓給定量，以LLC輸出電壓Vo為反饋，根據(jù)Vo_ref與Vo的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出得到開(kāi)關(guān)頻率fs，根據(jù)死區(qū)時(shí)間Tdead和fs的關(guān)系計(jì)算死區(qū)時(shí)間Tdead，利用死去時(shí)間Tdead對(duì)LLC進(jìn)行PWM控制。所述的死區(qū)時(shí)間和實(shí)現(xiàn)ZVS的開(kāi)關(guān)頻率fs之間的關(guān)系為：其中Tdead為死區(qū)時(shí)間，fs為實(shí)現(xiàn)ZVS的開(kāi)關(guān)頻率，Vo為L(zhǎng)LC輸出電壓，Vin為L(zhǎng)LC輸入電壓，N為變壓器匝比，Coss為原邊MOS管的等效輸出電容，Lp為變壓器勵(lì)磁感量。所述的雙閉環(huán)控制過(guò)程由DSP實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為電壓環(huán)，外環(huán)以LLC輸出電流Io為反饋量，以設(shè)定參考值Iref為電流給定量，根據(jù)Iref與Io的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出Vo_ref，內(nèi)環(huán)以輸出的Vo_ref為電壓給定量，以LLC輸出電壓Vo為反饋，根據(jù)Vo_ref與Vo的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出得到開(kāi)關(guān)頻率fs，根據(jù)死區(qū)時(shí)間Tdead和fs的關(guān)系計(jì)算死區(qū)時(shí)間Tdead，利用死去時(shí)間Tdead對(duì)LLC進(jìn)行PWM控制。通過(guò)本發(fā)明的數(shù)字LLC中ZVS的控制方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)死區(qū)的方法，既提高了LLC工作頻率，在低頻工作又減少了MOS管損耗，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)ZVS。附圖說(shuō)明圖1是全橋LLC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是LLC原邊輸入方波電壓及諧振腔電流關(guān)系原理示意圖；圖3是LLC中ZVS的實(shí)現(xiàn)原理示意圖；圖4是PI控制算法流程圖；圖5是本發(fā)明數(shù)字LLC中ZVS控制方法的原理圖；圖6是本發(fā)明中數(shù)字LLC控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中PWM1與PWM2死區(qū)互補(bǔ)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例中反向恢復(fù)電流與PWM1和PWM2的工作原理示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明。本實(shí)施例以圖1中的全橋LLC電路來(lái)說(shuō)明數(shù)字LLC中最優(yōu)ZVS的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本發(fā)明中的數(shù)字LLC拓?fù)洳捎肈SP為控制芯片，如圖6所示，DSP控制器包括A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字處理程序單元和通訊模塊，DSP控制器通過(guò)對(duì)輸出電壓和輸出電流采樣做反饋，輸入電壓輸出電流做保護(hù)。DSP控制器對(duì)輸出電壓和輸出電流采樣做反饋，輸入電壓和輸入電流做保護(hù)，經(jīng)DSP內(nèi)部程序運(yùn)算PI控制算法和死區(qū)公式，實(shí)現(xiàn)頻率和死區(qū)時(shí)間一起調(diào)節(jié)，具體的控制過(guò)程如圖4和圖5所示。該控制方法采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為電壓環(huán)，外環(huán)以LLC輸出電流Io為反饋量，以設(shè)定參考值Iref為電流給定量，根據(jù)Iref與Io的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出Vo_ref，內(nèi)環(huán)以輸出的Vo_ref為電壓給定量，以LLC輸出電壓Vo為反饋，根據(jù)Vo_ref與Vo的差值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)輸出得到開(kāi)關(guān)頻率fs，根據(jù)死區(qū)時(shí)間Tdead和fs的關(guān)系計(jì)算死區(qū)時(shí)間Tdead，利用死去時(shí)間Tdead對(duì)LLC進(jìn)行PWM控制。其中死區(qū)時(shí)間和實(shí)現(xiàn)ZVS的開(kāi)關(guān)頻率fs之間的關(guān)系為：其中Tdead為死區(qū)時(shí)間，fs為實(shí)現(xiàn)ZVS的開(kāi)關(guān)頻率，Vo為L(zhǎng)LC輸出電壓，Vin為L(zhǎng)LC輸入電壓，N為變壓器匝比，Coss為原邊MOS管的等效輸出電容，Lp為變壓器勵(lì)磁感量。DSP通過(guò)采用上述控制方法輸出四個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)號(hào)PWM1、PWM2、PWM3和PWM4，這四個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路后，分別連接圖1中的相對(duì)應(yīng)的G1、G2、G3和G4四個(gè)信號(hào)口，其中PWM1與PWM4信號(hào)一樣，PWM2和PWM3信號(hào)一樣，PWM1與PWM2形成死區(qū)互補(bǔ)，如圖7所示。數(shù)字LLC在工作的時(shí)候，如圖8所示，在Q2關(guān)斷到Q1開(kāi)通之間有T1的死區(qū)時(shí)間，此時(shí)由于功率回路中電感的存在會(huì)在Q1上產(chǎn)生反向恢復(fù)電流，利用這個(gè)電流實(shí)現(xiàn)了ZVS。T1時(shí)刻反向恢復(fù)電流給Q1的Coss放電，使Q1漏級(jí)與源級(jí)之間電壓接近相等，Q1漏級(jí)與源級(jí)之間電壓相等的時(shí)候PWM1再開(kāi)通，這樣形成了ZVS。但如果當(dāng)反向恢復(fù)電流給Q1的Coss放電，使Q1漏級(jí)與源級(jí)之間電壓接近相等后，反向恢復(fù)電流還存在的話，此時(shí)的電流會(huì)經(jīng)過(guò)Q1的體二極管進(jìn)行放電，增加了MOS管的損耗。同本發(fā)明的控制方法，當(dāng)反向恢復(fù)電流給Q1的Coss放電，使Q1漏級(jí)與源級(jí)之間電壓接近相等時(shí)，立刻開(kāi)啟Q1，這樣就不會(huì)有反向恢復(fù)電流消耗在寄生的體二極管上，即可以實(shí)現(xiàn)ZVS，又可以盡量減少反向恢復(fù)電流給MOS管帶來(lái)的能量損耗。通過(guò)本發(fā)明的數(shù)字LLC中ZVS的控制方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)死區(qū)的方法，既提高了LLC工作頻率，在低頻工作又減少了MOS管損耗，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)ZVS。根據(jù)精準(zhǔn)的計(jì)算得出實(shí)時(shí)死區(qū)時(shí)間，保證每個(gè)開(kāi)關(guān)周期里的ZVS都是最理想的，達(dá)到效率最優(yōu)化。