用于諧振變換器的容性模式檢測(cè)電路和方法及諧振變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子電路，具體但不限于涉及容性模式檢測(cè)電路、容性模式檢測(cè)方法 及使用該電路的諧振變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1為現(xiàn)有的半橋LLC諧振變換器100的簡(jiǎn)化示意圖。圖1中，諧振變換器100 包括逆變電路101、諧振網(wǎng)絡(luò)102、隔離變壓器T以及整流濾波電路103。逆變電路101采 用半橋結(jié)構(gòu)，包括串聯(lián)連接在直流電壓源V IN兩端的高側(cè)開(kāi)關(guān)管Ml和低側(cè)開(kāi)關(guān)管M2,這兩 個(gè)開(kāi)關(guān)管由一對(duì)互補(bǔ)并且占空比恒定為0. 5的控制信號(hào)來(lái)控制。通過(guò)交替驅(qū)動(dòng)高側(cè)開(kāi)關(guān)管 Ml和低側(cè)開(kāi)關(guān)管M2,逆變電路101將直流電壓VIN轉(zhuǎn)換為方波電壓Vd。諧振網(wǎng)絡(luò)102接收 方波電壓Vd，通過(guò)輸出濾波電路103與負(fù)載耦接，為負(fù)載提供直流輸出電壓Vo。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，諧振變換器采用原邊控制，常常通過(guò)流入諧振網(wǎng)絡(luò)102的原邊輸 入電流Ip和施加在諧振網(wǎng)絡(luò)102上方波電壓Vd的相位差來(lái)進(jìn)行感性/容性模式的判斷。 圖2a和2b分別為諧振變換器100工作于感性和容性模式的關(guān)鍵波形圖。如圖2a所示，原 邊輸入電流Ip滯后于方波電壓Vd，諧振變換器100工作于感性模式，高側(cè)開(kāi)關(guān)管Ml可以零 電壓開(kāi)通。如圖2b所示，輸入電流Ip超前于方波電壓Vd，諧振變換器100工作于容性模 式，高側(cè)開(kāi)關(guān)管Ml的體二極管在開(kāi)關(guān)切換時(shí)發(fā)生反向恢復(fù)，引起較大的功率損耗。而且，這 樣的反向恢復(fù)過(guò)程較慢，可能使得高側(cè)開(kāi)關(guān)管Ml與低側(cè)開(kāi)關(guān)管M2直通，引起電流尖峰和開(kāi) 關(guān)管故障問(wèn)題。此外，電流尖峰還會(huì)引入嚴(yán)重的噪聲。為此，我們總是希望諧振變換器100 工作在感性模式，避免其工作于容性模式。然而，對(duì)于基于副邊控制的諧振變換器，則很難 采用上面所述的方法來(lái)進(jìn)行感性/容性模式的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決前面描述的一個(gè)問(wèn)題或者多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提出與現(xiàn)有技術(shù)不同的用于 諧振變換器的容性模式檢測(cè)電路、相應(yīng)的諧振變換器和容性模式檢測(cè)方法。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種諧振變換器，包括：逆變電路，包括一對(duì)開(kāi)關(guān) 管，該一對(duì)開(kāi)關(guān)管由第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)控制，將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成方波電 壓；諧振網(wǎng)絡(luò)，耦接至逆變電路以接收方波電壓；隔離變壓器，包括原邊繞組和副邊繞組， 其中原邊繞組耦接至諧振網(wǎng)絡(luò)，副邊繞組具有第一端和第二端；整流濾波電路，耦接至隔離 變壓器的副邊繞組，整流濾波電路在其輸出端為負(fù)載提供直流輸出電壓；電壓檢測(cè)電路，耦 接至副邊繞組，對(duì)副邊繞組的電壓進(jìn)行檢測(cè)以產(chǎn)生與副邊繞組電壓有關(guān)的電壓檢測(cè)信號(hào)， 電壓檢測(cè)電路還耦接至整流濾波電路的輸出端以接收輸出電壓，并產(chǎn)生與輸出電壓有關(guān)的 電壓檢測(cè)閾值；容性模式判斷電路，耦接至電壓檢測(cè)電路以接收電壓檢測(cè)信號(hào)和電壓檢測(cè) 閾值，在該一對(duì)開(kāi)關(guān)管中任一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻將電壓檢測(cè)信號(hào)和電壓檢測(cè)閾值相比較， 基于比較結(jié)果，產(chǎn)生指示諧振變換器是否進(jìn)入容性模式的模式標(biāo)識(shí)信號(hào)；以及工作頻率控 制器，用于產(chǎn)生該第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，工作頻率控制器還耦接至容性模式判斷 電路以接收模式標(biāo)識(shí)信號(hào)，并在諧振變換器進(jìn)入容性模式時(shí)，提高該第一控制信號(hào)和第二 控制信號(hào)的頻率。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出了一種用于諧振變換器的容性模式檢測(cè)電路，該 諧振變換器包括具有一對(duì)開(kāi)關(guān)管的逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)、具有原邊繞組和副邊繞組的隔離 變壓器以及為負(fù)載提供直流輸出電壓的整流濾波電路，該容性模式檢測(cè)電路包括：電壓檢 測(cè)電路，耦接至隔離變壓器的副邊繞組，對(duì)副邊繞組的電壓進(jìn)行檢測(cè)以產(chǎn)生與副邊繞組電 壓有關(guān)的電壓檢測(cè)信號(hào)，電壓檢測(cè)電路還耦接至整流濾波電路以接收輸出電壓，產(chǎn)生與輸 出電壓有關(guān)的電壓檢測(cè)閾值；以及容性模式判斷電路，耦接至電壓檢測(cè)電路以接收電壓檢 測(cè)信號(hào)和電壓檢測(cè)閾值，在該一對(duì)開(kāi)關(guān)管中任一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻將電壓檢測(cè)信號(hào)和電壓 檢測(cè)閾值相比較，基于比較結(jié)果，產(chǎn)生指示諧振變換器是否進(jìn)入容性模式的模式標(biāo)識(shí)信號(hào)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提出了一種用于諧振變換器的容性模式檢測(cè)方法，該 諧振變換器包括具有一對(duì)開(kāi)關(guān)管的逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò)、具有原邊繞組和副邊繞組的隔離 變壓器以及為負(fù)載提供直流輸出電壓的整流濾波電路，該容性模式檢測(cè)方法包括：檢測(cè)副 邊繞組的電壓，產(chǎn)生與副邊繞組電壓有關(guān)的電壓檢測(cè)信號(hào)；檢測(cè)整流濾波電路的輸出電壓， 產(chǎn)生與輸出電壓有關(guān)的電壓檢測(cè)閾值；在該一對(duì)開(kāi)關(guān)管中任一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻將電壓檢 測(cè)信號(hào)和電壓檢測(cè)閾值相比較；以及根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生指示諧振變換器是否進(jìn)入容性模式 的模式標(biāo)識(shí)信號(hào)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所提供的容性模式檢測(cè)電路、諧振變換器及其容性模式檢測(cè) 方法，具有電路簡(jiǎn)單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 為了更好的理解本發(fā)明，將根據(jù)以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0010] 圖1為現(xiàn)有的半橋LLC諧振變換器100的簡(jiǎn)化不意圖；
[0011] 圖2a和2b分別為諧振變換器100工作于感性和容性模式的關(guān)鍵波形圖；
[0012] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有容性模式檢測(cè)功能的諧振變換器200的框圖；
[0013] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有容性模式檢測(cè)功能的諧振變換器300的簡(jiǎn)化示 意圖；
[0014] 圖5a?5c分別為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖4所示諧振變換器300在不同工作條 件下的工作波形圖；
[0015] 圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于圖4所示諧振變換器300的容性模式檢測(cè)電 路的簡(jiǎn)化不意圖；
[0016] 圖7為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的用于圖4所示諧振變換器300的容性模式判斷電 路505的簡(jiǎn)化不意圖；
[0017] 圖8a?8c分別為圖6和7所示的實(shí)施例在不同工作條件下的工作波形圖；
[0018] 圖9為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的用于圖4所示諧振變換器300的容性模式判斷電 路605的簡(jiǎn)化不意圖；
[0019] 圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有容性模式檢測(cè)功能的諧振變換器700的簡(jiǎn) 化示意圖；
[0020] 圖11a和lib分別為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖10所不諧振變換器700在不同工 作頻率下的工作波形圖；
[0021] 圖12為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用于諧振變換器的容性模式檢測(cè)方法800的工作 流程圖。
[0022] 下面將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記 表示相同的或相似的部件或特征。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例 說(shuō)明，并不用于限制本發(fā)明。在下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了更好地理解本發(fā)明，描述 了大量的細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。為 了清晰明了地闡述本發(fā)明，本文簡(jiǎn)化了一些具體結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)描述。此外，在一些實(shí)施 例中已經(jīng)詳細(xì)描述過(guò)的類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和功能，在其它實(shí)施例中不再贅述。盡管本發(fā)明的各項(xiàng) 術(shù)語(yǔ)是結(jié)合具體的示范實(shí)施例來(lái)一一描述的，但這些術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解為局限于這里闡述的示 范實(shí)施方式。
[0024] 在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)" 一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、" 一個(gè)示例"或"示例"的提及意味 著：結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。 因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)"在一個(gè)實(shí)施例中"、"在實(shí)施例中"、"一個(gè)示例" 或"示例"不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特 定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解， 當(dāng)稱(chēng)"元件""連接到"或"耦接"到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者 可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱(chēng)元件"直接連接到"或"直接耦接到"另一元件時(shí)，不存在中 間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語(yǔ)"和/或"包括一個(gè)或多個(gè)相 關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0025] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有容性模式檢測(cè)功能的諧振變換器200的框圖。 諧振變換器200包括逆變電路201、諧振網(wǎng)絡(luò)202、隔離變壓器T、整流濾波電路203、容性模 式檢測(cè)電路以及工作頻率控制器206。其中，逆變電路201包括一對(duì)開(kāi)關(guān)管，該一對(duì)開(kāi)關(guān)管 由互補(bǔ)且占空比恒為0. 5的第一控制信號(hào)VG1和第二控制信號(hào)VG2控制，將輸入的直流電 壓VIN轉(zhuǎn)換為方波電壓Vd。諧振網(wǎng)絡(luò)202,耦接至逆變電路201以接收方波電壓Vd。諧振 網(wǎng)絡(luò)202耦接至隔離變壓器T的原邊繞組。整流濾波電路203耦接至隔離變壓器T的副邊 繞組，為負(fù)載提供直流輸出電壓Vo。
[0026] 容性模式檢測(cè)電路包括電壓檢測(cè)電路204和容性模式判斷電路205。電壓檢測(cè)電 路204耦接至隔離變壓器T的副邊繞組，對(duì)副邊繞組的電壓VS進(jìn)行檢測(cè)，用以產(chǎn)生與副邊 繞組電壓VS有關(guān)的電壓檢測(cè)信號(hào)V S1。電壓檢測(cè)電路204還耦接至整流濾波電路203的輸 出端以接收輸出電壓Vo,在其輸出端產(chǎn)生與輸出電壓Vo有關(guān)的電壓檢測(cè)閾值V th。容性模 式判斷電路205在該一對(duì)開(kāi)關(guān)管中任一開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)刻將電壓檢測(cè)信號(hào)VS1和電壓檢測(cè) 閾值V th相比較，基于比較結(jié)果，產(chǎn)生指示諧振變換器200是否進(jìn)入容性模式的模式標(biāo)識(shí)信 號(hào)MC。
[0027] 如圖3所示，隔離變壓器T的副邊繞組具有第一端S+和第二端S-。在一個(gè)實(shí)施例 中，副邊繞組的電壓VS可以是副邊繞組第一端S+的電壓。在另一個(gè)實(shí)施例中，副邊繞組的 電壓VS可以是副邊繞組第二端S-的電壓或者副邊繞組第一端與第二端的電壓之差。
[0028] 工作頻率控制器206