WM的與高側(cè)開關(guān)Ql并聯(lián)的泄放電阻器R的轉(zhuǎn)換器的電路圖。
[0043]圖10A-10C示出了僅對(duì)于低側(cè)開關(guān)Q2具有可變占空比控制的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖1OA示出了中心對(duì)齊的占空比，圖1OB示出了左對(duì)齊的占空比，并且圖1OC示出了右對(duì)齊的占空比。
[0044]圖11示出了具有不對(duì)稱的PWM的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0045]圖12是使用電容自舉(bootstrap)的半橋柵極驅(qū)動(dòng)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的LLC諧振轉(zhuǎn)換器的示例的示意圖。圖2中所示的LLC諧振轉(zhuǎn)換器是優(yōu)選地包括至少一個(gè)高側(cè)開關(guān)Ql和至少一個(gè)低側(cè)開關(guān)Q2的半橋LLC諧振轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，高側(cè)開關(guān)Ql和低側(cè)開關(guān)Q2是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)。此外，圖2中所示的LLC諧振轉(zhuǎn)換器優(yōu)選地包括串聯(lián)的高側(cè)諧振電容器Cl和低側(cè)諧振電容器C2、諧振電感器Lrt、勵(lì)磁電感器Lmt和變壓器。優(yōu)選地，高側(cè)諧振電容器Cl和低側(cè)諧振電容器C2是分裂(split)諧振電容器。具體地，可以在中等功率和高功率應(yīng)用中使用分裂諧振電容器Cl和C2，以幫助減小輸入電流紋波。
[0047]諧振電感器可以是分立(discrete)電感器，例如圖5、6、8和9中所示的諧振電感器Lre，或者可以由變壓器的漏電感創(chuàng)建，例如圖2、5、6、8和9中所示的諧振電感器Lrt。勵(lì)磁電感器可以是分立電感器，例如圖5、6、8和9中所示的勵(lì)磁電感器Lme，或者可以由變壓器的勵(lì)磁電感創(chuàng)建，例如圖2、5、6、8和9中所示的勵(lì)磁電感器Lmt。此外，諧振和勵(lì)磁電感器可以分別包括分立電感器和漏電感兩者，例如圖5、6、8和9中所示。次級(jí)開關(guān)Q3和Q4連同輸出電容器Co —起優(yōu)選地定義圖2中所示的LLC諧振轉(zhuǎn)換器的次級(jí)側(cè)同步整流電路?？梢允褂谜鞫O管來(lái)替代開關(guān)Q3和Q4。
[0048]在圖2中的優(yōu)選實(shí)施例中，以可變占空比來(lái)控制對(duì)高側(cè)開關(guān)Ql的切換，而以完全占空比來(lái)控制對(duì)低側(cè)開關(guān)Q2的切換。換言之，在LLC諧振轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間僅高側(cè)開關(guān)Ql處于PWM模式。
[0049]泄放電阻器R與低側(cè)諧振電容器C2并聯(lián)。因此，在諧振轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)之前，低側(cè)開關(guān)Q2和低側(cè)諧振電容器C2兩端的初始電壓接近零。因?yàn)樾狗烹娮杵鱎優(yōu)選地具有大電阻，所以泄放電阻器R可能不能對(duì)低側(cè)諧振電容器C2完全放電；然而，泄放電阻器R可以將低側(cè)諧振電容器C2放電至可接受的低電壓。
[0050]當(dāng)在啟動(dòng)時(shí)以全占空比來(lái)導(dǎo)通低側(cè)開關(guān)Q2時(shí)，因?yàn)橛傻蛡?cè)諧振電容器C2上的小初始電壓而導(dǎo)致的應(yīng)用于諧振電感器Lrt的電壓小，所以沒(méi)有生成大的涌入電流尖峰。當(dāng)導(dǎo)通高側(cè)開關(guān)Ql時(shí)，應(yīng)用于諧振電感器Lrt的電壓接近輸入電壓Vi，其導(dǎo)致電流的快速增加。然而，高側(cè)開關(guān)Ql是PWM控制的，使得可以通過(guò)改變高側(cè)開關(guān)Ql的占空比來(lái)輕易地將電流控制為可接受的電平。因此，通過(guò)在啟動(dòng)諧振轉(zhuǎn)換器之前合理地設(shè)置初始條件，可以避免涌入電流。
[0051]因?yàn)橛咳腚娏魇茉摽刂品桨傅南拗?，所以還可以消除高側(cè)諧振電容器Cl和低側(cè)諧振電容器C2上的瞬態(tài)過(guò)壓?jiǎn)栴}。此外，可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，并且可以顯著減小和防止軟啟動(dòng)的初始階段期間的振蕩。
[0052]圖3A-3D是在沒(méi)有泄放電阻器R的情況下圖2的LLC諧振轉(zhuǎn)換器的高側(cè)PWM控制的仿真電壓和電流測(cè)量的圖，并且圖4A-4D是在具有泄放電阻器R的情況下圖2的LLC諧振轉(zhuǎn)換器的高側(cè)PWM控制的仿真電壓和電流測(cè)量的圖。如圖3B中的圖表所示，在沒(méi)有泄放電阻器R的情況下，在諧振轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間通過(guò)諧振電感器Lrt、Lre的諧振電流Ires呈現(xiàn)大的涌入電流尖峰。此外，如圖3C中的圖表所示，該大涌入電流還導(dǎo)致高側(cè)諧振電容器Cl上的高電壓尖峰。
[0053]如圖4A-4D所示，在有泄放電阻器R的情況下，顯著降低涌入電流和高側(cè)諧振電容器Cl兩端的初始電壓尖峰兩者，這減小了諧振轉(zhuǎn)換器組件上的壓力。
[0054]該控制方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，低側(cè)開關(guān)Q2在零電壓導(dǎo)通。因此，僅在諧振轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間在高側(cè)開關(guān)Ql中發(fā)生零電壓切換(ZVS)損失。因此，與傳統(tǒng)PWM方案相比減小了切換噪聲。
[0055]控制方案的實(shí)施方式相對(duì)簡(jiǎn)單，原因在于高電壓半橋柵極驅(qū)動(dòng)器可以用于驅(qū)動(dòng)高側(cè)開關(guān)Ql和低側(cè)開關(guān)Q2的柵極端子，以不再需要傳統(tǒng)諧振轉(zhuǎn)換器中使用的龐大的脈沖轉(zhuǎn)換器。
[0056]充當(dāng)由控制器IC提供的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的緩存的商用高電壓半橋柵極驅(qū)動(dòng)IC能夠驅(qū)動(dòng)高側(cè)開關(guān)Q1，原因在于使用了自舉電容，圖12中示出了其示例。高電壓半橋柵極驅(qū)動(dòng)IC通常包括以下端子:高側(cè)電源VB、高側(cè)輸出HO、高側(cè)地或電壓偏置VS、低側(cè)電源VCCjg側(cè)輸出LO和低側(cè)地COM。用適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔導(dǎo)通低側(cè)開關(guān)Q2，來(lái)適當(dāng)?shù)貫楦邆?cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電源的自舉電容器CB充電。自舉電容器CB與低側(cè)電源VCC相連，低側(cè)電源VCC通常由輔助電源通過(guò)二極管DB以大約12瓦特供電，二極管DB防止來(lái)自輸入電壓Vi的高電壓損壞低側(cè)電源VCC。通過(guò)使用該結(jié)構(gòu)，以全占空比導(dǎo)通低側(cè)開關(guān)Q2，這允許高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電源的自舉電容CB在每個(gè)循環(huán)充滿電。如圖12所示，低側(cè)緩存電容器CL提供低側(cè)輸出電壓緩存，并對(duì)自舉電容器CB充電。低側(cè)緩存電容器CL的電容優(yōu)選地大約是自舉電容器CB電容的大約10倍。
[0057]對(duì)于使用電容自舉的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)，低側(cè)開關(guān)Q2優(yōu)選地在高側(cè)開關(guān)Ql之前導(dǎo)通，以對(duì)自舉電容器CB預(yù)充電。這種布置將低側(cè)諧振電容器C2充電到某種程度并將高側(cè)諧振電容器Cl放電到某種程度。因此，在高側(cè)開關(guān)Ql導(dǎo)通之前，高側(cè)諧振電容器Cl兩端的電壓增加，這導(dǎo)致了較大的涌入電流。減小自舉電容器的電容減小了由在高側(cè)開關(guān)Ql導(dǎo)通之前的高側(cè)諧振電容器Cl兩端的電壓導(dǎo)致的涌入電流。然而，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)選擇自舉電容器的電容，以確保柵極驅(qū)動(dòng)器的可靠操作。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，如圖6所示，在包括與低側(cè)開關(guān)Q2并聯(lián)的泄放電阻器R的諧振轉(zhuǎn)換器中使用高側(cè)PWM控制。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如圖5所示，泄放電阻器R與低側(cè)諧振電容器C2并聯(lián)。泄放電阻器R優(yōu)選地與低側(cè)諧振電容器C2連接，原因在于它將在正常操作期間起較小的作用。此外，通過(guò)合適地選擇泄放電阻器R可以減小正常操作期間的作用。
[0059]在圖5和6中所示的諧振轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間，以可變占空比來(lái)控制高側(cè)開關(guān)Q1，而以完全占空比來(lái)操作低側(cè)開關(guān)Q2。圖7A-7C示出了圖5和6的諧振轉(zhuǎn)換器的柵極驅(qū)動(dòng)波形。高側(cè)開關(guān)Ql的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vgsl和低側(cè)開關(guān)Q2的低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vgs2可以是如圖7A所示中心對(duì)齊的，如圖7B所示左對(duì)齊的或如圖7C所示右對(duì)齊的。優(yōu)選地，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)是右對(duì)齊的，以為低側(cè)開關(guān)Q2提供ZVS。
[0060]圖5和6中所示的諧振轉(zhuǎn)換器和圖7A-7C中所示的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)降低涌入電流和高側(cè)諧振電容器Cl兩端的初始電壓尖峰，以降低諧振轉(zhuǎn)換器組件上的壓力。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，如圖9所示，在包括與高側(cè)開關(guān)Ql并聯(lián)的泄放電阻器R的諧振轉(zhuǎn)換器中使用高側(cè)PWM控制。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如圖8所示，泄放電阻器R與高側(cè)諧振電容器Cl并聯(lián)。泄放電阻器R優(yōu)選地與高側(cè)諧振電容器Cl連接，原因在于它將在正常操作期間起較小的作用。此外，通過(guò)合適地選擇泄放電阻器R可以減小正常操作期間的作用。
[0062]在圖8和9中所示的諧振轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)期間，以可變占空比來(lái)控制低側(cè)開關(guān)Q2，而以完全占空比來(lái)操作高側(cè)開關(guān)Ql。圖10A-10C示出了圖8和9的諧振轉(zhuǎn)換器的柵極驅(qū)動(dòng)波形。高側(cè)開關(guān)Ql的高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vgsl和低側(cè)開關(guān)Q2的低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vgs2可以是如圖1OA所示中心對(duì)齊的，如圖1OB所示左對(duì)齊的或如圖1OC所示右對(duì)齊的。優(yōu)選地，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)是右對(duì)齊的，以為高側(cè)開關(guān)Ql提供ZVS。
[0063]圖8和9中所示的諧振轉(zhuǎn)換器和圖10A-10C中所示的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)降低涌入電流和高側(cè)諧振電容器C2兩端的初始電壓尖峰，以降低諧振轉(zhuǎn)換器組件上的壓力。<