一種llc諧振變換器的限流方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU 本發(fā)明屬于DC/DC變換器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種LLC諧振變換器的限流電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效率、高功率密度、高可靠性一直是開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的發(fā)展方向，LLC諧振變換器 可實(shí)現(xiàn)輸入橋式開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，輸出整流二極管的零電流關(guān)斷，可工作在高頻狀態(tài) 下，因此其具有效率高，體積小，電磁兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。
[0003] 通常情況下，LLC諧振變換器在啟動(dòng)過(guò)程存在諧振電流沖擊的問(wèn)題，常用的LLC主 電路控制方法采用了變頻啟動(dòng)方式來(lái)限制啟動(dòng)諧振電流，即從特定的高開(kāi)關(guān)頻率W指數(shù)曲 線下降到額定工作頻率。當(dāng)輸出電壓進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，軟啟動(dòng)電路將不再工作，在發(fā)生負(fù)載突 變，尤其是突加阻容性負(fù)載，將再次出現(xiàn)諧振電流沖擊導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)誤觸發(fā)的問(wèn)題。因此， 需要增加諧振電流過(guò)載檢測(cè)，在諧振電流增大到某一個(gè)限值時(shí)，再次觸發(fā)軟啟動(dòng)過(guò)程來(lái)限 制諧振電流，但是由于其觸發(fā)機(jī)制是基于電流檢測(cè)的滯后調(diào)節(jié)，反應(yīng)速度較慢，仍存在一定 的電流沖擊，當(dāng)調(diào)節(jié)速度過(guò)慢時(shí)，仍有可能導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)誤觸發(fā)。另外，諧振電流檢測(cè)電路 通常采用分流電路或互感器配合整流電路，實(shí)現(xiàn)交流諧振電流到直流采樣值的轉(zhuǎn)換，采樣 電路的輸出含有較大的開(kāi)關(guān)頻率尖刺，干擾較大，對(duì)于采樣濾波要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種LLC諧振變換器的調(diào)頻 限流方法及電路，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中LLC諧振變換器在突加阻容性負(fù)載時(shí)調(diào)頻速度 慢，諧振電流沖擊偏大的問(wèn)題。該調(diào)頻限流方法響應(yīng)速度快，限流效果好，干擾小，且實(shí)現(xiàn)電 路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低，易于集成到控制巧片中。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種LLC諧振變換器的調(diào)頻限流方法，LLC諧振變 換器的運(yùn)行包括正常閉環(huán)控制和調(diào)頻限流控制兩種工況，包括如下步驟：
[0006] (1)實(shí)時(shí)采集輸出電壓，并對(duì)所述輸出電壓V。與指令電壓V uf的差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后 輸出開(kāi)關(guān)頻率控制量fm;
[0007] (2)正常閉環(huán)控制步驟：
[0008] 正常工作時(shí)，根據(jù)所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm對(duì)輸出電壓V。進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)；
[0009] (3)調(diào)頻限流控制步驟：
[0010] 當(dāng)突加阻容性負(fù)載使得輸出電壓V。大幅跌落時(shí)，所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm大幅減 小，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm低于頻率比較闊值f mi。時(shí)，通過(guò)在所述開(kāi)關(guān)頻率控制量f m上 疊加一個(gè)隨時(shí)間衰減的頻率調(diào)節(jié)量Af來(lái)限制諧振電流的過(guò)沖；
[0011] 并判斷調(diào)頻后所述輸出電壓V。是否重新上升到接近正常值，若是，則進(jìn)入步驟 (4);若否，則繼續(xù)在所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm上疊加頻率調(diào)節(jié)量Af;
[001引其中，假定PI調(diào)節(jié)輸出的頻率控制量fm的正常工作范圍為[f ml, fm2]，當(dāng)輸出電壓 突然跌落時(shí)，PI調(diào)節(jié)輸出快速飽和，輸出fm= f m。，則頻率比較闊值fmi。應(yīng)滿足f
[0013] (4)所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm逐漸增加，當(dāng)所述開(kāi)關(guān)頻率控制量fm高于頻率比較闊 值fmi。時(shí)，返回至步驟（2)。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中，調(diào)頻環(huán)節(jié)所疊加的頻率調(diào)節(jié)量Af隨時(shí)間指數(shù)衰減或線 性下降，其表達(dá)式為Af = 或Af二fs(T-t)，T)，T稱為頻率衰減時(shí)間常 數(shù)，最終A f衰減到零。疊加后的初始時(shí)刻，開(kāi)關(guān)頻率控制量變成（fm+f。)，隨時(shí)間逐漸衰減 后，開(kāi)關(guān)頻率控制量最終變回fm。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟（2)中，所述頻率調(diào)節(jié)量fg及頻率衰減時(shí)間常數(shù)T與LLC主電 路的諧振回路的電流過(guò)沖值存在單調(diào)的反比例關(guān)系，頻率調(diào)節(jié)量fg越大，或頻率衰減時(shí)間 常數(shù)T越大，則諧振回路的電流過(guò)沖值越小。頻率調(diào)節(jié)量f。及頻率衰減時(shí)間常數(shù)T選取 為不同的參數(shù)時(shí)，可W將諧振回路的諧振電流限制在不同的電流設(shè)定值內(nèi)，實(shí)際參數(shù)選取 可根據(jù)電流設(shè)定值進(jìn)行整定。
[0016] 本發(fā)明另外提供了一種LLC諧振變換器的限流電路，包括依次串聯(lián)連接的主電 路、閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器和控制器，限流電路還包括串聯(lián)連接的比較觸發(fā)電路和電流注入電路， 比較觸發(fā)電路的輸入端連接至所述閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出端，所述電流注入電路的輸出端 連接至所述控制器的輸入端；閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器用于采集主電路的輸出電壓并根據(jù)主電路的 輸出電壓獲得頻率控制量，控制器根據(jù)頻率控制量輸出用于驅(qū)動(dòng)主電路的開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)；比較觸發(fā)電路用于將頻率控制量與設(shè)定的闊值電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出用 于觸發(fā)或停止電流注入電路工作的控制信號(hào)；電流注入電路用于向控制器注入電流，并相 應(yīng)地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的工作頻率。
[0017] 其中，假設(shè)閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓V。的正常工作范圍為（0. 4~0. 9) VCC，當(dāng) 輸出電壓突然跌落時(shí)，閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓V。降低到零，則闊值電壓V mi?？稍O(shè)定為 (0. 2 ~0. 3)VCC。
[001引其中，比較觸發(fā)電路由比較器CMP、開(kāi)關(guān)管Qs和分壓電阻R3、R繩成，電流注入電路 由時(shí)間常數(shù)調(diào)節(jié)電容Cl和放電電阻R2并聯(lián)后，再與限流電阻Ri、阻斷二極管化串聯(lián)組成。 分壓電阻串聯(lián)后接到電源VCC，形成比較闊值電壓Vmi。，送入比較器CMP的正輸入端，比較器 的負(fù)輸入端則連接到常規(guī)的閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器中的輸出（即反饋光禪的發(fā)射極），比較器的 輸出端連接到電流注入電路的Ri、Cl相連節(jié)點(diǎn)上；電流注入電路由電源VCC進(jìn)行供電，輸出 通過(guò)二極管化連接到LLC控制器的頻率控制引腳。此外，常規(guī)的閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出同 樣連接到LLC控制器的頻率控制引腳。
[0019] 限流電路的工作過(guò)程為：比較觸發(fā)電路實(shí)時(shí)檢測(cè)閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓V。， 當(dāng)發(fā)生突加阻容性負(fù)載使輸出電壓V。跌落，閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓V。隨著跌落，V。低 于比較闊值Vmi。時(shí)，比較器CMP輸出低電平使立極管Qs截止，電流注入電路開(kāi)始工作，往化C 控制器的頻率控制引腳注入一個(gè)隨時(shí)間衰減的電流，從而調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率從高往低衰減，W 限制諧振電流過(guò)沖；當(dāng)輸出電壓V。逐漸上升，閉環(huán)調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓V。隨著上升，V。重 新高于比較闊值Vmi。時(shí)，比較器CMP輸出高電平使立極管Q 3飽和導(dǎo)通，拉低電流注入電路的 供電電壓，電流注入電路退出工作。
[0020] 優(yōu)選地，電流注入電路采用阻容串聯(lián)回路實(shí)現(xiàn)了注入電流隨時(shí)間指數(shù)下降，其中 放電電阻R,遠(yuǎn)大于限流電阻R 1，可化忽略，注入電流的表達(dá)式為J。 ?| (其中，VbASE為頻率控制引腳內(nèi)部偏置電壓，Vd2為二極管D 2的壓降），注入電流與開(kāi)關(guān)頻率 存在線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0021] 優(yōu)選地，電流注入電路中，初始注入電流4 S 及注入電流衰減時(shí) 間常數(shù)Ri。，與LLC主電路的諧振回路的電流過(guò)沖值存在單調(diào)的反比例關(guān)系。初始注入電 流及注入電流衰減時(shí)間常數(shù)越大，諧振回路的電流過(guò)沖值越小。
[0022] 優(yōu)選地，通過(guò)選取Ri，可W設(shè)定初始注入電流，通過(guò)選取Ci，可W設(shè)定注入電流衰 減時(shí)間常數(shù)，Ri和C1的參數(shù)選取，可W根據(jù)諧振回路的電流過(guò)沖值的要求，利用工程整定法 來(lái)確定。
[0023] 優(yōu)選地，所述的工程整定法，通過(guò)先假設(shè)一組Ri和C 1的參數(shù)，仿真或?qū)嶒?yàn)測(cè)量化C 主電路諧振回路的電流過(guò)沖值，若過(guò)程值偏大，則增大Ri和C 1的參數(shù)，反之減小R 1和C 1的 參數(shù)，直到電流過(guò)沖值與設(shè)定值接近。
[0024] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，選取閉環(huán)調(diào)節(jié)放 大器的輸出