專利名稱：諧振變換器的控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源變換領域，特別涉及一種諧振變換器的控制裝置。
背景技術：
隨著世界能源危機的激化，降低能耗，保護環(huán)境已成共識。為了提高AC/DC和DC/ DC電源變換器的效率，半橋LLC諧振變換器已廣泛使用。參照圖9，為現(xiàn)有技術中半橋LLC調(diào)頻變換器。該半橋LLC調(diào)頻變換器通過晶體管 Ql、Q2的交替導通/截止，可以實現(xiàn)零電壓軟開關，電源損耗很小。但是，由于其工作頻率隨著負載的變化而變化，當負載不斷變化時，工作頻率的變 化將會形成干擾噪聲，難于實現(xiàn)副邊的同步整流控制，而且在諧振腔中的回流往復于諧振 電感與諧振電容之間，使其不能恒定地工作在最高效率點。如圖10所示，S所指的區(qū)域即 為諧振腔中的環(huán)流能量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目之一是提供一種諧振變換器的控制裝置，旨在提高諧振變換 器的工作效率。本實用新型諧振變換器的控制裝置，包括諧振電路及驅動電路，驅動電路產(chǎn)生驅 動控制信號，驅動諧振電路向負載提供穩(wěn)定的輸出電壓。其中，該控制裝置還包括采樣電路，與諧振電路的輸出端連接，用于采樣諧振電路的輸出電壓，并根據(jù)輸出 電壓獲得電壓誤差信號；PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路，與采樣電路連接，用于根據(jù)電壓誤差信號產(chǎn)生PWM調(diào)制信 號；驅動信號同步電路，與PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路及驅動電路連接，用于根據(jù)所述PWM 調(diào)制信號產(chǎn)生同步驅動控制信號。優(yōu)選地，上述PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路包括比較電路，用于將電壓誤差信號與預設三角波信號進行比較，并根據(jù)比較結果產(chǎn) 生PWM調(diào)制信號。優(yōu)選地，上述驅動信號同步電路包括PWM調(diào)制信號同步電路，用于將PWM調(diào)制信號與預設諧振變換器的時鐘的二分頻 信號進行同步，并產(chǎn)生同步PWM控制信號；邏輯運算電路，用于將所述同步PWM控制信號與驅動控制信號進行邏輯運算，并 產(chǎn)生同步驅動控制信號。優(yōu)選地，上述驅動電路包括預設時鐘產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生固定頻率的預設時鐘；驅動控制信號產(chǎn)生電路，用于將所述預設時鐘進行二分頻，產(chǎn)生驅動控制信號。優(yōu)選地，上述諧振電路至少為兩個，一個諧振電路向一個負載提供穩(wěn)定的輸出電壓，所述采樣電路、PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路及驅動信號同步電路的個數(shù)與諧振電路的個數(shù)一致。優(yōu)選地，上述諧振電路之間存在的相位差為180° /N，其中N為諧振電路的個數(shù)。本實用新型諧振變換器的控制裝置，通過將PWM調(diào)制信號與諧振變換器的預設時 鐘的二分頻信號進行同步后，使得同步驅動控制信號驅動的諧振電路可以輸出完整的正弦 波。而且，諧振變換器的開關管總是在諧振電感和變壓器磁復位時才關斷，保證諧振變換器 的磁復位和同步整流控制信號的可靠性，大大降低開關的損耗，提高諧振變換效率。尤其 是，當負載發(fā)生變化時，諧振變換器的頻率固定不變，使得諧振變換器可以恒定在最佳的工 作點。

圖1是本實用新型第一實施例中諧振變換器的控制裝置的結構框圖；圖2是上述實施例中驅動電路的電路結構圖；圖3是上述實施例中諧振電路的電路結構圖；圖4是上述實施例中PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路及驅動信號同步電路的電路結構圖；圖5是上述實施例中采樣電路的電路結構圖；圖6是上述實施例中諧振變換器的控制裝置的工作時序圖；圖7是圖6中A部局部放大的工作時序圖；圖8是本實用新型第二實施例中諧振變換器的控制裝置的結構框圖；圖9是現(xiàn)有技術中半橋LLC調(diào)頻變換器的電路結構圖；圖10是圖9中半橋LLC調(diào)頻變換器工作波形圖。本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本 實用新型。參照圖1，提出了第一實施例的諧振變換器的控制裝置100，包括諧振電路10、驅 動電路20、采樣電路30、PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路40及驅動信號同步電路50。驅動電路20 可以產(chǎn)生驅動控制信號，以驅動諧振電路10向負載200提供穩(wěn)定的輸出電壓。采樣電路30 與諧振電路10的輸出端連接，用于采樣諧振電路10的輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓獲得電 壓誤差信號Verr。PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路40與采樣電路30連接，用于根據(jù)電壓誤差信號 Verr產(chǎn)生PWM調(diào)制信號。驅動信號同步電路50與PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路40連接，用于根 據(jù)所述PWM調(diào)制信號產(chǎn)生同步驅動控制信號。參照圖2，上述驅動電路20包括振蕩器21及第一觸發(fā)器22。振蕩器21用于產(chǎn)生 固定頻率Fl的預設時鐘，且該預設時鐘的頻率為Fl。第一觸發(fā)器22與振蕩器21連接，根 據(jù)預設時鐘可以產(chǎn)生驅動控制信號。該驅動控制信號包括第一驅動控制信號VgsA和第二 驅動控制信號VgsB。上述第一觸發(fā)器22為D觸發(fā)器。該D觸發(fā)器的控制輸入端與振蕩器21的輸出端 連接，D觸發(fā)器的Q端及3端分別輸出第一驅動控制信號VgsA及第二驅動控制信號VgsB，且該D觸發(fā)器的D輸入端與第二驅動控制信號VgsB連接，構成Fl的二分頻器。D觸發(fā)器 的SET及RST端均與電源VCC連接，使得該D觸發(fā)器的能一直處于置位的觸發(fā)狀態(tài)。由圖 8可知，通過第一觸發(fā)器22獲得的第一驅動控制信號VgsA與第二驅動控制信號VgsB的相 位差為180°，且占空比均為50%。結合圖3，上述諧振電路10包括第一開關Sl與第二開關S2、電感L2、第一電容C3、 第二電容C4、變壓器TX1、第一輸出整流管Dl及第二輸出整流管D9。第一開關Sl與第二 開關S2串聯(lián)，電容C3和電容C4串聯(lián)，且該兩個串聯(lián)后再并聯(lián)。變壓器TXl的原邊分別連 接第一開關Sl與第二開關S2的中點Vmidl及第一電容C3與第二電容C4的中點。變壓器 TXl的副邊分別與第一輸出整流管Dl及第二輸出整流管D9連接。當?shù)谝婚_關Sl閉合S2 斷開時，電源Vl經(jīng)過第一開關Si、電感L2，變壓器TXl的原邊繞組，及第二電容C4形成回 路，并在C4上儲能，電流正向流過變壓器TXl的原邊繞組；當?shù)诙_關S2閉合Sl斷開時， C4上的儲能經(jīng)變壓器TXl的原邊繞組，電感L2，及第二開關S2、形成回路，電流反向流過變 壓器TXl的原邊繞組。上述第一驅動控制信號VgsA用于驅動第一開關Si，第二驅動控制信 號VgsB用于驅動第二開關S2。因為第一驅動控制信號VgsA與第二驅動控制信號VgsB的 相位相反，所以第一驅動控制信號VgsA驅動第一開關S 1閉合時，第二驅動控制信號VgsB 則驅動第二開關S2斷開；而第一驅動控制信號VgsA驅動第一開關Sl斷開時，第二驅動控 制信號VgsB則驅動第二開關S2閉合，經(jīng)過第一開關Sl和第二開關S2交替地閉合/斷開， 即可在變壓器TXl的原邊產(chǎn)生正弦交流Ipriml。如圖7所示。為了防止第一開關Sl與第二開關S2的閉合/斷開能順利地交替，故需在第一驅 動控制信號VgsA及第二驅動控制信號VgsB的輸出端分別連接延時電路23，該延時電路23 可以對第一驅動控制信號VgsA與第二驅動控制信號VgsB進行延時，以達到第一開關Sl與 第二開關S2之間的順利交替的目的。上述諧振電路10產(chǎn)生的諧振頻率Fr由電感L2與電容C4構成。為了獲得諧振變 換器的最佳工作效率，上述振蕩器21所產(chǎn)生的預設時鐘的頻率Fl將設置為諧振頻率Fr附 近的最佳工作點。參照圖4，上述PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路40包括第一比較電路41及信號產(chǎn)生器42。 信號產(chǎn)生器42用于產(chǎn)生預設三角波信號，該預設三角波信號的頻率為F2，且F2小于上述預 設時鐘的頻率F1。第一比較電路41分別與信號產(chǎn)生器42及采樣電路30連接，用于將電壓 誤差信號與預設三角波信號進行比較，并根據(jù)比較結果產(chǎn)生PWM調(diào)制信號。例如，電壓誤差 信號大于預設的三角波信號時，第一比較電路41輸出高電平信號；電壓誤差信號小于預設 的三角波信號時，第一比較電路41輸出低電平信號。PWM調(diào)制信號的波形如圖8中的波形 B所示。上述驅動信號同步電路50包括第二觸發(fā)器51及邏輯運算電路52。第二觸發(fā)器 51為D觸發(fā)器，其D輸入端為PWM調(diào)制信號，控制輸入端為第一觸發(fā)器22的δ輸出端信號， Q輸出端則為同步PWM調(diào)制信號。該同步PWM調(diào)制信號的波形如圖7中的波形C所示。邏 輯運算電路52與第二觸發(fā)器51及驅動電路20連接，用于將第二觸發(fā)器51產(chǎn)生的同步PWM 調(diào)制信號與驅動電路20產(chǎn)生的驅動控制信號進行邏輯運算，并產(chǎn)生同步驅動控制信號，用 于驅動諧振電路10。由于同步PWM調(diào)制信號的產(chǎn)生是通過諧振變換器預設時鐘的二分頻信號同步而來，使得上述諧振電路10中的第一開關Sl和第二開關S2總是在諧振電感L2和變壓器TXl 的磁復位時才關斷。如圖7所示，只有當Vmidl為零時，第一開關Sl和第二開關S2才關斷， 如此可以保證變壓器TXl和諧振電感L2進行磁復位，大大降低開關的損耗，提高諧振變換效率。上述第一整流管Dl和第二整流管D9還可用同步整流管替代。上述同步驅動控制 信號在驅動變壓器TXl原邊的開關管的同時，還可用于驅動副邊同步整流管。該同步驅動 控制信號不但使得諧振電路可以輸出完整的正弦波，而且諧振電路輸出的正弦波均為一個 完整的周期(如圖7所示)，這樣可以有效地防止變壓器TXl副邊的同步整流管產(chǎn)生振蕩。參照圖5，上述采樣電路30包括采樣電阻R12、分壓電阻R9、第二比較電路31及誤 差反饋補償電路32。采樣電阻R12的一端與上述諧振電路10的輸出端連接，另一端與第二 比較電路31的一輸入端連接。分壓電阻R9的一端連接在采樣電阻與第二比較電路31的 連接節(jié)點上，另一端接地。第二比較電路31的另一輸入端與電源V2連接，該電源V2用于 提供第二比較電路31的基準電壓。該基準電壓根據(jù)諧振電路10或負載的特性及其他參數(shù) 確定，以獲得準確的電壓誤差信號。誤差反饋補償電路32的一端連接第二比較電路31的 輸出端，另一端連接在采樣電阻R12與第二比較電路31的連接節(jié)點上。該誤差反饋補償電 路32用于對第二比較電路31的輸出結果進行反饋補償，使得采樣電路30獲得的電壓誤差 信號Verr更加精確。參照圖6、圖7，均為諧振變換器的控制裝置的工作時序圖。由圖7中可以看出，波 形B為PWM調(diào)制信號，波形C為同步PWM調(diào)制信號，通過該同步PWM調(diào)制信號與驅動控制信 號進行邏輯運算產(chǎn)生的同步驅動控制信號，可以使諧振電路10輸出完整的正弦波，大大降 低了開關的損耗，提高了諧振變換效率。而且，PWM調(diào)制信號保證了諧振變換器中變壓器和 諧振電感的磁復位，防止變壓器副邊的整流管產(chǎn)生振蕩。同步驅動控制信號的頻率F2與諧 振變換器的預設時鐘的頻率Fl均為固定值，使得諧振變換器獲得最佳的工作效率。上述諧振變換器可以為全橋、半橋或LLC諧振變換器。參照圖8，在上述實施例的基礎上，提出了第二實施例的一種可以實現(xiàn)多路錯相的 變換器組合的控制裝置。該控制裝置包括至少兩個諧振電路10，該諧振電路10并聯(lián)且向負 載200提供穩(wěn)定的輸出電壓。相應地，該控制裝置包括采樣電路30、PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路 40、驅動信號同步電路50的個數(shù)均與諧振電路10的個數(shù)一致。諧振電路10之間存在的相 位差為180° /N，其中N為諧振電路10的個數(shù)。通過實現(xiàn)多路錯相，使得經(jīng)過變壓器TXl 的副邊整流管產(chǎn)生的紋波大大地減小。上述實施例的諧振變換器的控制裝置可以實現(xiàn)多路錯相的變換器組合，同步驅動 控制信號的頻率F2與諧振變換器的預設時鐘的頻率Fl均為固定值，使得每個諧振電路均 可以工作在最佳的工作點。而且，在負載變化時，也可以保證各諧振電路之間的相位差恒定。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍， 凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相 關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
權利要求一種諧振變換器的控制裝置，包括諧振電路及驅動電路，驅動電路產(chǎn)生驅動控制信號，驅動諧振電路向負載提供穩(wěn)定的輸出電壓，其特征在于，還包括采樣電路，與諧振電路的輸出端連接，用于采樣諧振電路的輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓獲得電壓誤差信號；PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路，與采樣電路連接，用于根據(jù)電壓誤差信號產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；驅動信號同步電路，與PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路及驅動電路連接，用于根據(jù)所述PWM調(diào)制信號產(chǎn)生同步驅動控制信號。
2.如權利要求1所述的諧振變換器的控制裝置，其特征在于，所述PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電 路包括比較電路，用于將電壓誤差信號與預設三角波信號進行比較，并根據(jù)比較結果產(chǎn)生PWM 調(diào)制信號。
3.如權利要求1或2所述的諧振變換器的控制裝置，其特征在于，所述驅動信號同步電 路包括PWM調(diào)制信號同步電路，用于將PWM調(diào)制信號與諧振變換器的預設時鐘的二分頻信號 進行同步，并產(chǎn)生同步PWM控制信號；邏輯運算電路，用于將所述同步PWM控制信號與驅動控制信號進行邏輯運算，并產(chǎn)生 同步驅動控制信號。
4.如權利要求3所述的諧振變換器的控制裝置，其特征在于，所述驅動電路包括預設時鐘產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生固定頻率的預設時鐘；驅動控制信號產(chǎn)生電路，用于將所述預設時鐘進行二分頻，產(chǎn)生驅動控制信號。
5.如權利要求1或2所述的諧振變換器的控制裝置，其特征在于，所述諧振電路至少為 兩個，一個諧振電路向一個負載提供穩(wěn)定的輸出電壓，所述采樣電路、PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電 路及驅動信號同步電路的個數(shù)與諧振電路的個數(shù)一致。
6.如權利要求5所述的諧振變換器的控制裝置，其特征在于，所述諧振電路之間存在 的相位差為180° /N，其中N為諧振電路的個數(shù)。
專利摘要本實用新型涉及一種諧振變換器的控制裝置。該控制裝置包括諧振電路及驅動電路，驅動電路產(chǎn)生驅動控制信號，驅動諧振電路向負載提供穩(wěn)定的輸出電壓。更重要的是，該控制裝置還包括采樣電路，用于采樣諧振電路的輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓獲得電壓誤差信號；PWM調(diào)制信號產(chǎn)生電路，用于根據(jù)電壓誤差信號產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；驅動信號同步電路，用于將PWM調(diào)制信號與預設時鐘的二分頻信號同步，并產(chǎn)生同步驅動控制信號。本實用新型諧振變換器的控制裝置，使得同步驅動控制信號驅動的諧振電路可以輸出完整的正弦波，保證諧振變換器的磁復位和同步整流控制信號的可靠性，大大降低了開關的損耗，提高了諧振變換效率。
文檔編號H02M3/338GK201639484SQ20102005649
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權日2010年1月14日
發(fā)明者吳智, 段衛(wèi)垠 申請人:深圳市航嘉馳源電氣股份有限公司