[发明专利]一种谐振直流/直流变换器及其控制方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及直流电源变换技术，具体是涉及一种谐振直流/直流变换器及其控制方 法。

【背景技术】

小型化和高频化是当今电源发展的趋势，但是开关频率的升高带来了开关管 损耗过大的问题，这是传统BUCK变换器无法解决的，而谐振变换器则可以较好 的解决这个问题。

以串联谐振变换器为例，串联谐振直流/直流(DC/DC)变换器采用谐振变 换技术，由于谐振元件工作在正弦谐振状态，开关管上的电压自然过零，可以实 现零电压开通，电源损耗很小。这种拓扑通常采用变频调制(Pulse frequency  modulation，简称PFM)方式，通过改变工作频率来稳定输出电压。图1为全桥 SRC串联谐振直流/直流变换器的基本形式，在对该电路采用PFM控制时，两组 开关管S1、S4与S2、S3互补对称驱动，各导通50％(此为理想值，如考虑死区 的设置应为略小于50％)的开关周期。电源输出电压增益M与工作频率f的关系 为：

M=VOVin=1QS|ffr-frf|---(1)]]>

其中，V_o与V_in分别为输出、输入电压，f为工作频率，f_r为谐振频率，L_r为谐振电感值，C_r为谐振电容值，P_o为输出功 率。

从式(1)中可以发现，当工作频率f大于谐振频率f_r时，工作频率越高，电 压增益M越低；同理，当工作频率f小于谐振频率f_r时，工作频率越低，电压增 益M越低。串联谐振拓扑控制频率f与输出电压V_o的关系曲线如图2所示。由 图2可以发现，串联谐振变换器一个主要的难点问题在于轻载和空载条件下输出 电压难以稳定。当控制频率大于谐振频率fr，串联谐振拓扑的输出电压随着控制 频率的升高而降低，当负载减小至轻载状态时，输出电压趋于平缓，这样为了稳 定电压，工作频率需要升得很高，但是工作频率范围过宽会带来磁性器件难以优 化的问题，而且工作频率越高，电路损耗也越大；此外，当负载接近空载，输出 电压反而有可能会上升，导致无法进行负反馈控制。因此在电源行业中，有人在 输出端加上固定的负载，利用这种方法在轻载和空载条件下稳定输出电压，但这 样会增加空载损耗，降低电源效率。

总之，单纯的变频控制会导致工作频率范围过宽甚至失效，带来磁性元件难 以优化的问题，以及反馈控制难以设计的问题，所以简单的调频控制无法满足轻 载或空载时输出稳压的要求。

上面以全桥串联谐振电路为例说明了调频控制方式存在的缺陷，同样的，从 理论上讲，所有的调频控制的谐振电路都存在类似的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种谐振直流/直流变换器的控制方法及其装置，以解决现 有技术中负载工作在轻载或空载时采用调频控制存在难以稳压的问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种谐振直流/直流变换器的控 制方法，是通过改变其谐振电路输入开关管的导通频率来调节输出电压，还根据负载 电路的反馈信号使变换器进入移相控制方式，调整所述开关管的移相角，使得谐振电 路的电压输出范围扩展。

所述谐振电路输入开关管可由驱动脉冲经驱动电路进行控制，所述驱动脉冲的获 得包括如下步骤，

1)获取负载电路的反馈信号；