[发明专利]一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法

说明书

本发明公开了一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法，属于开关电源的技术领域，该方法是根据ADC采样得到的负载电流大小，调节开关管开关频率，从而改变等效谐振电感值。当负载电流I_o大于高位临界值I_oB，设置开关频率f_s至低频值f_smin；当负载电流I_o小于低位临界值I_oS，设置开关频率f_s至高频值f_smax，当I_oS<I_o<I_oB,则保持频率不变。本发明方法可以增大滞后桥臂实现零电压开通(ZVS)的负载范围，且限制了占空比丢失，拓宽了移相全桥变换器调压范围，提升了变换器效率。且无需增加任何附加器件，结构简单，实现方法方便。

技术领域

本发明涉及开关电源的技术领域，尤其是指一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法。

背景技术

开关电源的软开关技术有效提升了电源的开关频率和效率。其中，移相全桥变换器充分利用了自身的寄生参数，实现了功率开关管的零电压开通(ZVS)，降低开关损耗，提升了效率，在中大功率场合中被广泛运用。

但移相全桥变换器也存在明显的缺点：由于初级电感的存在，在次级整流二极管换流过程中同时导通，造成变压器次级短路，原边能量无法传输到副边，出现占空比丢失现象，占空比丢失的表达式为：

其中，ΔD为占空比丢失，f_s为开关频率，I_o为负载电流。

由上式易得，谐振电感值、开关频率及负载电流越大，占空比丢失越大。

另一方面，滞后桥臂完全依赖原边谐振电感储能实现零电压开通(ZVS)，即：

其中，L_e为原边等效电感值，I_p为原边电流值。

谐振电感及负载电流越大，越容易实现ZVS。而传统移相全桥变换器谐振电感值恒定，在参数设计时要协调占空比丢失与软开关的实现。重载时，占空比丢失严重；轻载时，滞后桥臂难以实现软开关。从而造成调压范围变窄，效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法，根据负载电流调节开关频率，进而调节等效谐振电感值。能有效减小重载时占空比丢失，且轻载时滞后桥臂更容易实现零电压开通(ZVS)，拓宽调压范围，提升效率。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于负载电流的移相全桥变换器变频控制方法，所述移相全桥变换器由全桥逆变电路、LC串联结构、变压器、全波整流电路、LC输出滤波电路以及外围控制电路组成；所述LC串联结构由谐振电感L_r和谐振电容C_r构成，所述全桥逆变电路的输出端A与谐振电感L_r相连，所述谐振电感L_r与谐振电容C_r相连，所述谐振电容C_r与变压器原边一端相连，所述变压器原边另一端与全桥逆变电路的输出端B相连，所述变压器副边与全波整流电路相连，所述全波整流电路与LC输出滤波电路相连；所述外围控制电路由霍尔传感器、信号调理电路、数字控制器及驱动模块组成，所述霍尔传感器与移相全桥变换器输出相连，霍尔传感器输出端连接有采样电阻R_s，所述采样电阻R_s正端与信号调理电路相连，移相全桥变换器输出的正端与信号调理电路相连，信号调理电路的两个输出端与数字控制器的ADC模块相连，所述数字控制器的PWM模块与驱动电路相连，所述驱动电路分别与全桥逆变电路的四个开关管T_r1、T_r2、T_r3、T_r4相连；