[发明专利]增益频率调制方法及相关装置

说明书

本发明的实施例提供一种应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益频率调制方法及相关装置，方法包括根据不同的输入输出电压，控制飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器在高增益频率调制模式和低增益频率调制模式之间切换。在高输入电压和低输出电压时，工作在低增益频率调制模式。对于相同的输入电压，在低增益频率调制模式下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，小于在高增益频率调制模式下的LLC谐振腔输入电压的峰峰值，进而降低了电路的增益。通过改变频率调制方式，扩大了飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围。

技术领域

本发明涉及三电平LLC拓扑技术领域，更具体地说，涉及飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益频率调制方法及相关装置。

背景技术

在高压应用时，可采用三电平LLC拓扑结构来减小开关管的电压应力。飞跨电容型三电平LLC拓扑使用箝位元件数量少，且自动均压能力强，不需要额外的均压控制，在高压宽增益范围场合具有非常好的应用价值。飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，由输入分压电容C_d1和C_d2、飞跨电容C_k、开关管Q₁～Q₄、变压器T、励磁电感L_m、谐振电感L_s、谐振电容C_s、整流二极管D₁～D₄和输出电容C_o组成，如图1所示。

在飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的谐振参数固定且增益频率调制模式不变后，不同负载下飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益曲线如图2所示，纵坐标表示增益G，横坐标表示归一化频率k_f，k_f＝f_s/f_r，f_s表示开关频率，f_r表示谐振频率，Q表示电路的品质因数，与负载成正比，空载时Q＝0，满载时Q＝Q_max。特定负载的增益曲线，都有一个最大增益频率点。在最大增益频率点右侧，增益同频率呈反比。对于特定负载，当频率范围为(k_{f_min}，k_{f_max})时，在最小频率点k_{f_min}时对应最大增益G_max,在最大频率点k_{f_max}时对应最小增益G_min，所以飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围为(G_min,G_max)。在输出电压V_o确定后，输入电压V_in越大，需要的增益越小。针对宽电压范围应用，当电路的最大输入电压V_{in_max}所需的增益小于G_min时，则飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器无法输出所需电压值。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种增益频率调制方法及相关装置，欲实现在不增加成本且不增大电路体积的前提下，扩大飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器的增益范围，以适用于宽电压范围的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

第一方面，本发明的实施例提供一种增益频率调制方法，应用于飞跨电容型半桥三电平LLC谐振变换器，所述方法包括：

在高增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否小于预设的第一增益阈值，若是，则切换到低增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述高增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；

在所述低增益频率调制模式时，若输入电压发生变化，则计算得到当前需求增益，并判断当前需求增益是否大于预设的第二增益阈值，所述第二增益阈值大于所述第一增益阈值，若是，则切换到所述高增益频率调制模式进行开关频率调节，以得到目标输出电压，若否，则在所述低增益频率调制模式下调节开关频率，以得到目标输出电压；