專利名稱：諧振轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諧振轉(zhuǎn)換器，更具體地，涉及一種用于諸如開關(guān)式電源(SMPS)等的電源的諧振轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
通常，為了驅(qū)動(dòng)諸如空調(diào)器、音頻設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)等的電子設(shè)備，需要諸如開關(guān)式電源(SMPS)等的電源。開關(guān)式電源指的是使用諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的開關(guān)器件將DC電壓轉(zhuǎn)換為正弦波電壓、并隨后使用諧振轉(zhuǎn)換器輸出期望電平的DC電壓的裝置。同時(shí)，隨著電子設(shè)備的規(guī)格不斷增加，對(duì)各種保護(hù)功能的需求也不斷增大。其中， 諧振轉(zhuǎn)換器的保護(hù)電路是用于在通過(guò)感測(cè)在輸出級(jí)中是否發(fā)生短路而確定發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)中斷施加至諧振轉(zhuǎn)換器的電力來(lái)防止對(duì)電路造成損壞。然而，當(dāng)在輸出級(jí)發(fā)生短路時(shí)，諧振轉(zhuǎn)換器的保護(hù)電路使施加至諧振轉(zhuǎn)換器的電力中斷以停止諧振電路的驅(qū)動(dòng)，使得難以滿足即使在短路時(shí)用戶也希望驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的各種需求。因此，存在對(duì)即使在諧振轉(zhuǎn)換器的輸出級(jí)發(fā)生短路時(shí)也恒定地控制輸出電流的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種即使在諧振轉(zhuǎn)換器的輸出級(jí)中出現(xiàn)短路時(shí)也能夠恒定地控制輸出電流的諧振轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，提供一種諧振轉(zhuǎn)換器，包括功率轉(zhuǎn)換電路，對(duì)所施加的DC電力進(jìn)行交替地切換以輸出預(yù)定電平的輸出電力；控制電路，通過(guò)改變作為工作頻率的比較對(duì)象的比較電壓電平，以及通過(guò)將功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流和基準(zhǔn)電流比較得出功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流為基準(zhǔn)電流以上時(shí)確定出現(xiàn)短路，來(lái)固定工作頻率并且控制輸出電力的電平。控制電路可以包括第一頻率控制器，根據(jù)用以控制工作頻率的第一誤差電壓來(lái)控制工作頻率，第一誤差電壓為輸出電力的電壓電平和預(yù)設(shè)第一基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果；第二頻率控制器，根據(jù)第二誤差電壓控制工作頻率，第二誤差電壓為功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平和預(yù)設(shè)第二基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果?？刂齐娐房梢园妷嚎刂破?，用以將作為功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器 RL的電壓電平和預(yù)設(shè)第三基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果的比較電壓輸出。
控制電路可以以出現(xiàn)短路時(shí)改變從電壓控制器輸出的比較電壓的脈寬調(diào)制方式進(jìn)行輸出電力的恒定電流控制。控制電路可以以功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流小于基準(zhǔn)電流時(shí)改變工作頻率以控制輸出電力的電平的脈頻調(diào)制方式工作?？刂齐娐房梢园?；頻率設(shè)定單元，根據(jù)第一誤差電壓或第二誤差電壓設(shè)定工作頻率；三角波發(fā)生器，根據(jù)工作頻率產(chǎn)生三角波；占空比控制器，將由三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波和從電壓控制器輸出的比較電壓比較以控制功率轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)占空比；以及開關(guān)控制器，用以根據(jù)占空比控制器的開關(guān)占空比控制，輸出用以控制功率轉(zhuǎn)換電路的交替切換的第一開關(guān)信號(hào)和第二開關(guān)信號(hào)。第一頻率控制器可以包括第一誤差放大器，用以將輸出電力的電壓電平和第一基準(zhǔn)電壓電平比較以放大作為比較結(jié)果的第一誤差電壓，并且第二頻率控制器可以包括第二誤差放大器，用以放大第二誤差電壓，第二誤差電壓是通過(guò)將功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器(RL)的電壓電平和第二基準(zhǔn)電壓電平比較得到的比較結(jié)果。電壓控制器可以包括第三誤差放大器，用以放大作為通過(guò)將功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器((RL))的電壓電平和第三基準(zhǔn)電壓電平比較得到的比較結(jié)果的比較電壓?？刂齐娐房梢园ㄟx擇控制器，用以執(zhí)行使第一頻率控制器和第二頻率控制器中的僅一個(gè)工作的控制。選擇控制器可以執(zhí)行使輸出第一電壓電平和第二電壓電平的第一頻率控制器和第二頻率控制器中輸出較低的電壓電平的頻率控制器工作的控制。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，第一頻率控制器可以輸出偏壓作為第一誤差電壓，偏壓為電源電壓，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，第二頻率控制器可以輸出零電壓作為第二誤差電壓。當(dāng)由于出現(xiàn)短路而導(dǎo)致從第二頻率控制器輸出零電壓時(shí)，頻率設(shè)定單元可以根據(jù)零電壓將工作頻率設(shè)定為最大工作頻率。當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，電壓控制器使作為比較電壓的第三誤差電壓降低，以執(zhí)行輸出電力的恒定電流控制。第二基準(zhǔn)電壓電平可以是施加到功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓的最大值以上，并可以設(shè)定為低于出現(xiàn)短路時(shí)施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓， 短路電壓為最大電壓。第三基準(zhǔn)電壓電平可以設(shè)定為出現(xiàn)短路時(shí)施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓，短路電壓為最大電壓。所述第二基準(zhǔn)電壓電平可以設(shè)定為低于第三基準(zhǔn)電壓電平。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖；圖2是圖1中所示的控制電路的詳細(xì)構(gòu)成圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器的操作波形圖。
具體實(shí)施方式
本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語(yǔ)和詞語(yǔ)不應(yīng)理解為限于通常含義或字典定義，而應(yīng)基于規(guī)則理解為具有與本發(fā)明的技術(shù)范圍相關(guān)的含義和概念，根據(jù)該規(guī)則發(fā)明人可適宜地定義術(shù)語(yǔ)的概念以最適宜地描述他或她知道的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳方法。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式和附圖中所描述的構(gòu)成僅僅是最優(yōu)選的實(shí)施方式，而并不代表本發(fā)明的全部技術(shù)精神。因此，在提交本申請(qǐng)時(shí)，本發(fā)明應(yīng)理解為包括包含在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有變化、等價(jià)物和替換。下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。如圖1中所示，諧振轉(zhuǎn)換器1被構(gòu)造為包括功率轉(zhuǎn)換電路100和控制電路200。首先，將諧振轉(zhuǎn)換器中的電感-電感-電容(LLC)諧振轉(zhuǎn)換器作為示例描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。功率轉(zhuǎn)換電路100是對(duì)施加的DC電力Vin進(jìn)行交替地開關(guān)(交替地接入/斷開) 以達(dá)到預(yù)定電平的輸出電力Vo的裝置。功率轉(zhuǎn)換電路100被構(gòu)造為包括開關(guān)單元110、轉(zhuǎn)換器120、整流器130及平滑輸出單元140。開關(guān)單元110包括第一開關(guān)Ml和第二開關(guān)M2，該第一開關(guān)和第二開關(guān)串聯(lián)連接于電源輸入級(jí)105的兩個(gè)電極(正(+)電極和負(fù)(_)電極)之間且并聯(lián)連接至電源輸入級(jí) 105。第一開關(guān)Ml和第二開關(guān)M2從控制電路200接收具有不同相位的第一開關(guān)信號(hào) SWl和第二開關(guān)信號(hào)SW2以交替地執(zhí)行接通/斷開操作。也就是說(shuō)，第一開關(guān)Ml接通時(shí)，第二開關(guān)M2執(zhí)行斷開操作以使第一開關(guān)Ml和第二開關(guān)M2的接通操作時(shí)段不重疊。接入開關(guān)單元110中的AC電力被傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器120。轉(zhuǎn)換器120由單臺(tái)變壓器構(gòu)成，且可以由包括諧振電容器Cr、諧振電感器Lr以及并聯(lián)連接至第二開關(guān)M2的磁化電感器Lm的LLC諧振轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。接入開關(guān)單元Il0中的AC電力根據(jù)轉(zhuǎn)換器120的預(yù)設(shè)匝數(shù)比被轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定電壓電平的AC電力且被傳輸?shù)秸髌?30。整流器130是對(duì)轉(zhuǎn)換器120中轉(zhuǎn)換的AC電力進(jìn)行整流的單元。整流器130的整流元件可以由至少一個(gè)二極管構(gòu)成以半波整流AC電力，且可以由包括多個(gè)二極管的二極管電橋構(gòu)成以全波整流AC電力。平滑輸出單元140是使整流器130中整流的AC電力平滑以輸出DC電力(即，輸出電力Vo)的單元，且由輸出電容器Co構(gòu)成以將輸出的DC電力傳輸至控制電路200。進(jìn)一步地，平滑輸出單元140還包括并聯(lián)連接至輸出電容器Co的輸出電阻器Ro。圖2是圖1中所示的控制電路的詳細(xì)構(gòu)成圖。如圖1和圖2所示，控制電路200 被構(gòu)造為包括第一頻率控制器210和第二頻率控制器220、選擇控制器230、頻率設(shè)定單元對(duì)0、三角波發(fā)生器250、電壓控制器沈0、占空比控制器270以及開關(guān)控制器觀0。第一頻率控制器210根據(jù)作為輸出電力Vo的電壓電平和預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓電平Vrefl之間的比較結(jié)果的第一誤差電壓Verol控制工作頻率。第一頻率控制器210被構(gòu)造為包括第一誤差放大器212，用以放大輸出電力Vo 的電壓電平與預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓電平Vrefl間的誤差；以及第一電阻器214，用以根據(jù)預(yù)設(shè)電阻值設(shè)定第一誤差放大器212的誤差放大率。
基于上述內(nèi)容，將描述功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出級(jí)中未出現(xiàn)短路的正常工作時(shí)和出現(xiàn)短路時(shí)第一頻率控制器210的工作過(guò)程。當(dāng)負(fù)載大小增大時(shí)，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電力減小，相應(yīng)地輸出電力V的電平降低。因此，第一誤差放大器212將第一基準(zhǔn)電壓電平Vrefl和低的輸出電力Vo的電平進(jìn)行比較，而輸出高于基準(zhǔn)誤差電壓Vt的第一誤差電壓Verol。另一方面，當(dāng)負(fù)載大小減小時(shí)，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電力增加，相應(yīng)地輸出電力Vo的電平增大。因此，第一誤差放大器212將第一基準(zhǔn)電壓電平Vrefl和增大的輸出電力Vo的電平進(jìn)行比較，而輸出低于基準(zhǔn)誤差電壓Vt的第一誤差電壓Verol。然而，當(dāng)在功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出級(jí)中出現(xiàn)短路時(shí)，輸出電力Vo變?yōu)榱汶妷篛V 且第一誤差放大器212輸出第一基準(zhǔn)電壓電平Vrefl和零電壓之間的比較電壓，從而使第一誤差電壓Verol不斷增大并被輸出。因此，第一誤差電壓Verrol飽和為第一誤差放大器 212的偏壓(S卩，電源電壓Vcc)，從而第一誤差放大器212輸出電源電壓Vcc。第二頻率控制器220根據(jù)作為施加到功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流感應(yīng)電阻器RL 的電壓電平(即，輸出電流IL的電壓電平)和預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2之間的比較結(jié)果的第二誤差電壓Vero2，控制工作頻率。第二頻率控制器220被構(gòu)造為包括第二誤差放大器222，用以將施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平VL和預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2之間的誤差放大；以及第二電阻器224，用以根據(jù)預(yù)設(shè)電阻值設(shè)定第二誤差放大器222的誤差放大率。在這種構(gòu)造中，輸出電流感應(yīng)電阻器RL是連接于整流器130和輸出電容器Co之間的電阻元件。當(dāng)在功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出級(jí)中出現(xiàn)短路時(shí)，輸出電壓Vo變?yōu)榱汶妷篛V 且輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平隨著輸出電流IL的增大而增大。進(jìn)一步地，在感應(yīng)到輸出電流IL后，施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平被轉(zhuǎn)換為電壓且被檢出。根據(jù)上述描述說(shuō)明第二頻率控制器220的操作，由于正常工作時(shí)施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平VL變?yōu)榻咏癘”的微弱電壓(輸出電流感應(yīng)電阻器RL是電阻值非常小的電阻器)，所以第二誤差放大器222的操作類似于同相電路，以使第二誤差電壓 Vero2飽和為偏壓(S卩，電源電壓Vcc)，從而第二誤差放大器222始終輸出電源電壓Vcc。如果出現(xiàn)短路，則第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2低于施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平，使得第二誤差電壓Vero2變?yōu)樨?fù)(-)電壓而第二誤差放大器222不能輸出負(fù)(-) 電壓作為第二誤差電壓Vero2，由此從第二誤差放大器222輸出另一偏壓(即，零電壓OV)。如上所述，頻率設(shè)定單元240根據(jù)從第二誤差放大器222輸出的零電壓OV將工作頻率設(shè)定為最大工作頻率，并且三角波發(fā)生器250同步于最大工作頻率輸出三角波。同時(shí)，對(duì)第二誤差放大器222和第三誤差放大器沈2的第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2 和第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3進(jìn)行描述，第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2被設(shè)定為施加到功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓的最大值以上，且被設(shè)定為小于出現(xiàn)短路時(shí)的最大電壓(施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓)。此外，第三誤差放大器沈2的第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3被設(shè)定為出現(xiàn)短路時(shí)的最大電壓(即，施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL 的短路電壓)。換句話說(shuō)，設(shè)定為第二基準(zhǔn)電壓電平(施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓的最大值)<第三基準(zhǔn)電壓電平(施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓)。再參照?qǐng)D2，選擇控制器230被構(gòu)造為包括第一選擇二極管Dl和第二選擇二極管 D2，以執(zhí)行控制僅使第一頻率控制器210和第二頻率控制器220之一工作。也就是說(shuō)，選擇控制器230執(zhí)行控制，使輸出第一誤差電壓Verol和第二誤差電壓 Vero2的第一頻率控制器210和第二頻率控制器220中輸出較低電壓電平的頻率控制器工作。更具體地進(jìn)行描述，正常工作時(shí)，作為偏壓的第二誤差電壓Vero2(即，電源電壓 Vcc)高于第一誤差電壓Verol，從而選擇控制器230使第一頻率控制器210工作以控制輸出電力Vo。然而，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2低于短路時(shí)的電壓電平而將第二誤差電壓Vero2設(shè)定為低于第一誤差電壓Verol，從而選擇控制器230使第二頻率控制器 220工作。頻率設(shè)定單元240根據(jù)從第一頻率控制器210或第二頻率控制器220輸出的第一誤差電壓Veroi或第二誤差電壓Vero2設(shè)定工作頻率。頻率設(shè)定單元40所設(shè)定的工作頻率信號(hào)傳輸?shù)饺遣òl(fā)生器250。也就是說(shuō)，正常工作時(shí)，隨著負(fù)載的大小增大，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電壓減小，從而第一誤差放大器212輸出高于基準(zhǔn)誤差電壓Vt的第一誤差電壓Vero 1，因此頻率設(shè)定單元40將工作頻率設(shè)定得較低。另一方面，隨著負(fù)載的大小減小，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電壓增加，從而第一誤差放大器212輸出低于基準(zhǔn)誤差電壓Vt的第一誤差電壓Verol，因此頻率設(shè)定單元40將工作頻率設(shè)定得較高。三角波發(fā)生器250產(chǎn)生與頻率設(shè)定單元240所設(shè)定的工作頻率信號(hào)同步的三角波。該三角波被傳輸?shù)秸伎毡瓤刂破?70。電壓控制器260將作為施加到功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平和預(yù)設(shè)的第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3間的比較結(jié)果的第三誤差電壓Vero3輸出。電壓控制器260被構(gòu)造為包括第三誤差放大器沈2，用以將施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平VL和預(yù)設(shè)的第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3之間的誤差放大；以及第三電阻器沈4，用以根據(jù)預(yù)設(shè)電阻值設(shè)定第三誤差放大器沈2的誤差放大率。更具體地說(shuō)，比較電壓(為正常工作時(shí)從第三誤差放大器262輸出的第三誤差電壓Ver0;3)被飽和為第二偏壓Vm/2 (為飽和到偏壓時(shí)的三角波峰值電壓的一半)，從而使得之后的比較器272輸出具有0.5占空比的門信號(hào)(gate signal) 0如果由于出現(xiàn)短路導(dǎo)致輸出電流IL不斷增大，則輸出電流IL的電壓電平達(dá)到第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3，因此第三誤差放大器262的第三誤差電壓Vero3未飽和到第二偏壓 Vm/2且逐漸增大。如上所述，第二頻率控制器220將工作頻率固定至最大工作頻率，并且電壓控制器260改變第三誤差電壓Vero3 (比較電壓)，以改變門信號(hào)的占空比，從而使得能夠以恒定電流控制輸出電力。占空比控制器270被構(gòu)造為包括比較器272，用以將第三誤差電壓(為第三誤差放大器262的比較結(jié)果)和從三角波發(fā)生器250輸出的三角波的電壓電平進(jìn)行比較；以及占空比設(shè)定裝置274，用以根據(jù)作為比較器272的比較結(jié)果的門信號(hào)設(shè)定開關(guān)占空比。從占空比設(shè)定裝置274輸出的占空比信號(hào)被傳輸?shù)介_關(guān)控制器觀0。開關(guān)控制器280根據(jù)來(lái)自占空比設(shè)定裝置274的占空比信號(hào)將用以控制第一開關(guān) Ml和第二開關(guān)M2的切換的第一開關(guān)信號(hào)SWl和第二開關(guān)信號(hào)SW2傳輸?shù)介_關(guān)單元110。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器的操作波形圖。參照?qǐng)D1至圖3，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程。首先，第一開關(guān)Ml和第二開關(guān)M2根據(jù)控制電路200的切換而交替地切換，從而以占空比D和I-D工作。通過(guò)將第一開關(guān)Ml和第二開關(guān)M2交替地接通/斷開來(lái)控制諧振電容器Cr的充電電壓，以控制施加到轉(zhuǎn)換器120的初級(jí)線圈Ll的電壓，從而通過(guò)變壓器120的次級(jí)線圈 L2、整流器130以及平滑輸出單元140形成DC電力(S卩，輸出電力Vo)。在這種情況下，輸出電力Vo通過(guò)控制電路200精確地控制。在控制電路200中，將更多地描述控制輸出電力Vo的過(guò)程，第二誤差放大器222 的第二基準(zhǔn)電壓Vref2為施加到功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓的最大值以上，且被設(shè)定為低于出現(xiàn)短路時(shí)施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓(即，最大電壓)。此外，第三誤差放大器沈2的第三基準(zhǔn)電壓電平Vref 3被設(shè)定為出現(xiàn)短路時(shí)的最大電壓(即，施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓)。換句話說(shuō)，設(shè)定為第二基準(zhǔn)電壓電平(施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓的最大值)<第三基準(zhǔn)電壓電平(施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的短路電壓)。如上所述，設(shè)定基準(zhǔn)電壓電平后，在功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出端未被短路的正常工作時(shí)，從第二誤差放大器222輸出的第二誤差電壓Vero2被飽和為偏壓(電源電壓Vcc)。正常工作期間，由于施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平變?yōu)榻咏?”的非常微弱的電壓(通過(guò)使用電阻值非常小的輸出電流感應(yīng)電阻器RL而檢測(cè)的對(duì)應(yīng)于輸出電流的電壓)，所以第二誤差放大器222的操作類似于同相電路(作為差分放大器工作)，從而使得第二誤差電壓Vero2增大至電源電壓Vcc，因此第二誤差電壓Vero2沒(méi)有增大到電源電壓Vcc以上。也就是說(shuō)，使第二誤差電壓Vero2飽和到第二誤差放大器222的偏壓(電源電壓Vcc)。因此，第二誤差電壓(Vero2 = Vcc)大于第一誤差電壓Verol，從而選擇控制器 230使第一頻率控制器210工作以控制輸出電力Vo。同時(shí)，從第三誤差放大器262輸出的第三誤差電壓Vero3飽和到第二偏壓 Vm/2(為飽和到偏壓時(shí)的三角波的峰值電壓Vm的一半)，以使門信號(hào)輸出0. 5的占空比。如圖3A和圖:3B所示，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電壓降低，使得從第一誤差放大器212輸出的第一誤差電壓Verol高于基準(zhǔn)誤差電壓Vt，因此頻率設(shè)定單元 240將工作頻率設(shè)定得較低。另一方面，當(dāng)負(fù)載減少時(shí)，儲(chǔ)存在輸出電容器Co中的電壓增大，使得從第一誤差放大器212輸出的第一誤差電壓Verol低于基準(zhǔn)誤差電壓Vt，因此頻率設(shè)定單元40將工作頻率設(shè)定得較高以恒定地保持輸出電力Vo?？傊?，當(dāng)正常工作模式下負(fù)載增加時(shí)，第一誤差放大器212的第一誤差電壓Verol被增加至電壓電平Vm，且產(chǎn)生低頻三角波以施加到比較器272的負(fù)(-)端子、而向比較器 272的正(+)端子施加第三誤差電壓(第二偏壓Vm/2)，從而通過(guò)從比較器272輸出占空比為0. 5和慢的工作頻率的門信號(hào)來(lái)增大輸入電壓與輸出電壓比。另一方面，第一誤差放大器212的第一誤差電壓Verol被減小到電壓電平Vm，且產(chǎn)生高頻三角波以施加到比較器272的負(fù)(-)端子、而向比較器272的正(+)端子施加第三誤差電壓(第二偏壓Vm/幻，從而通過(guò)從比較器272輸出具有0. 5的占空比和快的工作頻率的門信號(hào)來(lái)減小輸入電壓和輸出電壓比。如圖3C所示，當(dāng)在功率轉(zhuǎn)換電路100的輸出端出現(xiàn)短路時(shí)，輸出電力Vo變?yōu)榱汶妷?V，使得第一誤差放大器212的第一誤差電壓Verol持續(xù)增加而飽和到偏壓(即，電源電壓 Vcc)。當(dāng)向第一誤差放大器212施加零電壓時(shí)，第一誤差放大器212的操作類似于同相電路，從而由于第一誤差放大器212的放大率，第一誤差電壓Verol增大至偏壓(電源電壓 Vcc)，且當(dāng)?shù)谝徽`差電壓Verol增大至電源電壓時(shí)，由此第一誤差電壓Verol不再增大。換句話說(shuō)，第一誤差電壓Verol飽和為偏壓(電源電壓Vcc)。作為第二誤差放大器222的比較結(jié)果，短路時(shí)，第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2低于施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平，從而第二誤差放大器222輸出低于正常工作時(shí)的電壓電平的電壓。因此，第二誤差電壓Vero2低于第一誤差電壓Verol，使得選擇控制器230 使第二頻率控制器220運(yùn)作。此外，作為第二誤差放大器222的比較結(jié)果，由于第二基準(zhǔn)電壓電平Vref2低于短路時(shí)施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平而輸出負(fù)(-)電壓電平，所以第二誤差電壓 Vero2被飽和到另一偏壓(“O”)，并且通過(guò)選擇控制器230的第一選擇二極管Dl和第二選擇二極管D2將Vcon固定為0，使得工作頻率增大至最大工作頻率而固定至最大工作頻率。如上所述，當(dāng)零電壓施加到三角波發(fā)生器250時(shí)，工作頻率增大至最大工作頻率的原因是LLC諧振轉(zhuǎn)換器的IC控制器設(shè)定最小工作頻率和最大工作頻率，以根據(jù)所使用的負(fù)載條件保證穩(wěn)定的零電壓開關(guān)輔操作，并且三角波發(fā)生器250沒(méi)有隨著零電壓施加至三角波發(fā)生器250而增大至所設(shè)定的最大頻率以上，而是當(dāng)施加到三角波發(fā)生器250的電壓增大時(shí)，工作頻率減少，從而在工作頻率變?yōu)樗O(shè)定的最小頻率以下時(shí)不再減小工作頻率。接下來(lái)，當(dāng)輸出電流持續(xù)增大而達(dá)到第三基準(zhǔn)電壓電平Vref3時(shí)，第三誤差放大器沈2未飽和到第二偏壓Vm/2且進(jìn)入如圖:3B和圖3C所示的控制區(qū)域，并且第三誤差電壓 Vero3逐漸減小以改變其占空比。更詳細(xì)地說(shuō)，由于施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓接近“0”，所以正常工作時(shí)的第三誤差放大器沈2由于第三誤差放大器262的放大率而將第三誤差電壓Vero3飽和到第二偏壓Vm/2。當(dāng)輸出電流增大而增大至短路電流時(shí)，施加到輸出電流感應(yīng)電阻器RL的電壓電平增大使得第三誤差電壓Vero3減小，從而根據(jù)脈寬調(diào)制(PWM)方式的操作通過(guò)固定的最大工作頻率和減少的第三誤差電壓Vero3進(jìn)行恒定的電流控制。也就是說(shuō)，當(dāng)工作頻率被固定至出現(xiàn)短路時(shí)的最大頻率，且改變第三誤差電壓 Vero3以改變其占空比時(shí)，這樣，輸出電力可以受到恒定電流控制。如上所闡述，即使在諧振轉(zhuǎn)換器的輸出端出現(xiàn)短路時(shí)，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的諧振轉(zhuǎn)換器也可以恒定地控制輸出電流。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式在諧振轉(zhuǎn)換器正常工作時(shí)，可以通過(guò)脈頻調(diào)制(PEM)方案根據(jù)工作頻率控制輸出電力的電平來(lái)控制輸出電流，而當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)， 通過(guò)脈寬調(diào)制(PWM)方案恒定地控制輸出電流。盡管為了示意性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附權(quán)利要求書所公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以進(jìn)行各種修改、添加和替換。相應(yīng)地，這種修改、添加和替換也應(yīng)理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種諧振轉(zhuǎn)換器，包括功率轉(zhuǎn)換電路，交替地切換所施加的DC電力以輸出預(yù)定電平的輸出電力；以及控制電路，通過(guò)將所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流和基準(zhǔn)電流比較得出所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流為所述基準(zhǔn)電流以上時(shí)確定出現(xiàn)短路，固定工作頻率并通過(guò)改變作為工作頻率的比較對(duì)象的比較電壓電平來(lái)控制所述輸出電力的電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制電路包括第一頻率控制器，根據(jù)第一誤差電壓來(lái)控制所述工作頻率，所述第一誤差電壓為所述輸出電力的電壓電平和預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果；第二頻率控制器，根據(jù)第二誤差電壓控制所述工作頻率，所述第二誤差電壓為所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器的電壓電平和預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制電路包括電壓控制器，用以輸出作為所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流感應(yīng)電阻器的電壓電平和預(yù)設(shè)的第三基準(zhǔn)電壓電平間的比較結(jié)果的比較電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，出現(xiàn)短路時(shí)，所述控制電路以改變從所述電壓控制器輸出的所述比較電壓的脈寬調(diào)制方式，執(zhí)行所述輸出電力的恒定電流控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)所述功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流小于所述基準(zhǔn)電流時(shí)，所述控制電路以改變所述工作頻率來(lái)控制所述輸出電力的脈頻調(diào)制方式工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制電路包括頻率設(shè)定單元，根據(jù)第一誤差電壓或第二誤差電壓設(shè)定所述工作頻率；三角波發(fā)生器，根據(jù)所述工作頻率產(chǎn)生三角波；占空比控制器，將由所述三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波和從所述電壓控制器輸出的所述比較電壓比較以控制所述功率轉(zhuǎn)換電路的開關(guān)占空比；以及開關(guān)控制器，根據(jù)所述占空比控制器的開關(guān)占空比控制，輸出用以對(duì)所述功率轉(zhuǎn)換電路的交替切換進(jìn)行控制的第一開關(guān)信號(hào)和第二開關(guān)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一頻率控制器包括第一誤差放大器，用以將所述輸出電力的電壓電平和所述第一基準(zhǔn)電壓電平比較以放大作為比較結(jié)果的第一誤差電壓，以及第二頻率控制器，包括第二誤差放大器，用以放大所述第二誤差電壓，所述第二誤差電壓是通過(guò)將所述功率轉(zhuǎn)換電路的所述輸出電流感應(yīng)電阻器的電壓電平和所述第二基準(zhǔn)電壓電平比較得到的比較結(jié)果。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述電壓控制器包括第三誤差放大器，用以放大所述比較電壓，所述比較電壓為通過(guò)將所述功率轉(zhuǎn)換電路的所述輸出電流感應(yīng)電阻器的電壓電平和所述第三基準(zhǔn)電壓電平比較得到的比較結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述控制電路包括選擇控制器，用以執(zhí)行使所述第一頻率控制器和所述第二頻率控制器中的僅一個(gè)工作的控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的諧振控制器，其中，所述選擇控制器執(zhí)行控制使輸出從所述第一頻率控制器和所述第二頻率控制器輸出的第一電壓電平和第二電壓電平中較低的電壓電平的頻率控制器工作。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的諧振控制器，其中，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，第一頻率控制器輸出偏壓作為所述第一誤差電壓，所述偏壓為電源電壓，以及當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，所述第二頻率控制器輸出零電壓作為所述第二誤差電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)由于出現(xiàn)短路而從所述第二頻率控制器輸出零電壓時(shí)，所述頻率設(shè)定單元根據(jù)零電壓將所述工作頻率設(shè)定為最大工作頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，當(dāng)出現(xiàn)短路時(shí)，所述電壓控制器使作為比較電壓的第三誤差電壓減小，以執(zhí)行所述輸出電力的恒定電流控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，第二基準(zhǔn)電壓電平是施加到所述功率轉(zhuǎn)換電路的所述輸出電流感應(yīng)電阻器的電壓的最大值以上，并被設(shè)定為低于出現(xiàn)短路時(shí)施加到所述輸出電流感應(yīng)電阻器的所述短路電壓，所述短路電壓為最大電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述第三基準(zhǔn)電壓電平被設(shè)定為出現(xiàn)短路時(shí)施加到所述輸出電流感應(yīng)電阻器的短路電壓，所述短路電壓為最大電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的諧振轉(zhuǎn)換器，其中，所述第二基準(zhǔn)電壓電平被設(shè)定為低于所述第三基準(zhǔn)電壓電平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種諧振轉(zhuǎn)換器，其包括功率轉(zhuǎn)換電路，交替地切換所施加的DC電力以輸出預(yù)定電平的輸出電力；以及控制電路，通過(guò)改變作為工作頻率的比較對(duì)象的比較電壓電平，以及通過(guò)將功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流和基準(zhǔn)電流比較得出功率轉(zhuǎn)換電路的輸出電流為基準(zhǔn)電流以上時(shí)確定出現(xiàn)短路，來(lái)固定工作頻率并且控制輸出電力的電平。通過(guò)該配置，即使在諧振轉(zhuǎn)換器的輸出端出現(xiàn)短路時(shí)也能夠恒定地控制輸出電流。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102570819SQ20111029428
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者元載善, 盧正煜, 李泰遠(yuǎn), 洪成洙, 金鐘海, 金鎮(zhèn)郁, 韓翔圭 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社