[发明专利]谐振变换器的闭环启动方法

说明书

技术领域

本发明属于DC/DC变换器技术领域，更具体地，涉及谐振变换器的闭环启动方法。 

背景技术

高效率、高功率密度、高可靠性一直是开关变换器的发展趋势，目前，谐振软开关技术已经被广泛应用于开关变换器以提高变换器效率以及功率密度。LLC谐振变换器工作在谐振频率以上，可实现输入桥式开关管的零电压导通，在一定负载范围内还可实现输出整流二极管的零电流关断，因此其具有效率高，体积小，电磁兼容性好等优点，近年来受到广泛关注。 

不同于一般变换器，LLC谐振变换器采用脉冲频率调制技术(Pulse Frequency Modulation，PFM)，工作频率范围较宽，占空比始终维持在50％。通过闭环调节开关频率，维持输出电压稳定，具有输出范围宽，调节精度高，动态响应快等优点，适合大功率、宽输出范围应用场合。 

通常情况下，LLC谐振变换器工作在谐振频率点，以获得最佳效率，但在启动时，若直接在谐振点启动，由于谐振阻抗为0，且输出侧滤波电容通常为了充分抑制纹波而设计得较大，启动时输出电压建立缓慢，初期输出基本处于短路状态，因此会导致启动过程中出现很大的电流冲击和电压冲击，损坏开关管、谐振电容等器件。 

为限制此电流，现有技术方案有两种：一种是从远高于谐振频率的开关频率启动，占空比保持50％，然后将开关频率逐渐降低至谐振频率即额定工作点；另一种是将谐振频率固定在谐振频率附近，驱动信号占空比从0逐渐增加到50％，然后将开关频率逐渐降低至额定工作点。这两种方案的 共同特点是启动过程中开关频率或驱动信号占空比的变化形式固定，相当于开环启动，这种启动方法存在以下缺陷： 

(1)选定频率或占空比的变化形式后，其变化速度的选取受到启动过程中限定电流的限制； 

(2)当电路参数发生漂移或者变化时，频率或者占空比的变化速度要根据电路参数重新设定，才能保证启动过程不会出现过流，或者在变化速度的设计时，考虑一定裕量，保证电路参数发生小范围变化时，仍不会出现过流，但这会导致启动速度变慢。 

频率或者占空比按照固定形式变化，在启动初期和启动末期谐振电流都不能达到限定电流，启动过程中，谐振电流维持在限定电流的时间非常短，没有最大限度地利用限定电流给输出电容充电，导致输出电压建立时间较长。 

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供谐振变换器的闭环启动方法，旨在解决现有技术中LLC谐振变换器启动时启动时间较长的技术问题。 

本发明提供的谐振变换器的闭环启动方法，包括以下步骤： 

(1)获取当前控制周期的输入电压V_in和谐振电流峰值I_rp； 

(2)判断所述输入电压V_in是否大于等于预定电压阈值，若是，则谐振变换器进入启动状态，转入步骤(3)；若否，则返回至步骤(1)； 

(3)根据所述谐振电流峰值I_rp获得当前控制周期的谐振电流峰值误差e_n＝I_rpref-I_rp；其中，I_rpref为设定的谐振电流峰值阈值； 

(4)对所述谐振电流峰值误差e_n进行比例积分处理后获得控制量PI_n＝(k_p+k_i·T_s)·e_n-k_p·e_n-1+PI_n-1； 

其中，PI_n表示当前控制周期的经过比例积分计算得到的控制量，PI_n-1表示上一个控制周期的经过比例积分计算得到的控制量，比例积分计算的初始值为PI₀；e_n-1为上一控制周期的谐振电流峰值误差，初始值设定为0；k_p为比例控制参数；k_i为积分控制参数；T_s为控制周期； 

(5)对所述控制量PI_n进行限幅处理PI_min≤PI_n≤PI_max； 

(6)判断限幅结果是否达到额定值，若是，则启动完成；若否，则将限幅结果传递至步骤(7)；