[发明专利]一种LCLCL谐振变换器同步整流方法

说明书

本发明提供了一种LCLCL谐振变换器同步整流方法，其基于脉冲检测方式实现了对同步整流过程的自适应动态调整，仅通过简单的系统结构，即可完全避免部分设置了复杂外部电路的同步整流方案中，PCB布线所带来的寄生电感和开关管寄生电容的不利影响，并同时实现了更高的效率和更低的成本。利用本发明所提供的方法，使驱动的上升时间和下降时间都极大缩短，为开关变换器的超高频化奠定了驱动基础。

技术领域

本发明属于功率变换器整流技术领域，具体涉及一种LCLCL谐振变换器同步整流方法。

背景技术

对于LLC变换器来说，同步整流技术能够极大降低整流环节的损耗，提高变换器效率。但是LLC谐振变换器的同步整流驱动信号和原边半桥驱动信号是有差别的，这给同步整流驱动的设计带来了极大的挑战，原边半桥的驱动信号通常不能直接用于同步整流，

现有技术中，一些同步整流是基于检测电压V_{ds_SR}实现在副边独立地驱动同步整流MOSFET，不需要原边控制信号。这种手段由于整流MOSFET封装电感会导致电压V_{ds_SR}超前于电流i_SR，同步整流驱动信号的占空比会部分丢失，同步整流MOSFET提前关断。在高频条件下这个问题愈发严重，即使很小的封装电感也会造成很大的相位超前。并且，现有技术还存在同步整流过程的控制器CPU使用率过高的缺陷，使得对于除整流以外的其他功能无法提供足够的CPU空间。为了在同步整流中改善导通损耗等的问题，现有技术所采用的电路结构或者控制器芯片目前仍难以降低成本。

发明内容

为克服上述现有技术中的问题，本发明提供了一种LCLCL谐振变换器同步整流方法，该方法所基于的谐振变换器的高频变压器副边带有中心抽头，中心抽头连接所述输出电容C₀的负极，高频变压器副边正极连接开关管S_R2的集电极，高频变压器副边负极连接开关管S_R1的发射极，开关管S_R2的发射极与开关管S_R1的集电极相连；开关管S_R2的发射极与开关管S_R1的集电极的公共端连接输出电容C₀的正极；负载电阻R₀与输出电容C0并联；各副边开关管的体二极管和比较器负端依次串联，由所述比较器基于负端与正端的阈值电压相比较检测所述体二极管的导通情况，并将结果V_CMP输出，用于进行脉冲检测；

脉冲检测在原边开关管的导通时间的中点被使能，并在原边开关管的关断时间的中点失效，对V_CMP信号的脉冲个数进行计数，判断各副边开关管关断后体二极管是否发生导通；

每隔一定的开关周期对各副边开关管的导通时间进行调整，直到使每次脉冲检测中只计数到一个V_CMP信号脉冲。

进一步地，比较器的输出V_CMP与数字控制器的脉冲检测功能引脚相连，比如控制器的外部中断引脚，利用所述数字控制器根据检测到的脉冲相应的调整副边开关管的通断时间。

进一步地，原边半桥的驱动信号可以当做同步整流驱动的开通信号，并且数字控制器可以控制是否进行脉冲检测，使能脉冲检测功能或使其失效。

进一步地，该方法所基于的LCLCL谐振变换器原边具体由以下元件组成：

前级BUCK变换器包括直流输入电压U_in，后级LLC变换器包括开关管Q₁和开关管Q₂、续流二极管1、续流二极管2、谐振电容C_r、谐振电感L_r、谐振电容C_p、谐振电感L_p、励磁电感L_m；