谐振模式电力转换器电路及其开关控制方法和控制器设备与流程

本公开内容涉及谐振模式电力转换器，例如llc(电感-电感-电容)电力转换器电路。

背景技术：

谐振模式电力转换器电路可以包括具有两个开关的半桥电路。用于谐振模式电力转换器电路的控制器设备可以基于谐振模式电力转换器电路的输出电压以开关频率切换两个开关。为了增加输出电压，控制器可以减小开关频率，而为了减小输出电压，控制器可以增加开关频率。

技术实现要素：

本公开内容描述了使用谐振电流与被传送至半桥电路的开关的控制信号之间的相位关系来控制谐振模式电力转换器电路的开关频率的技术。谐振模式电力转换器电路的控制器设备可以确定相位关系是增加、减小还是保持不变。基于在两个驱动时段内的相位关系之间的差异，控制器设备可以调整开关频率。

在一些示例中，本公开内容描述了一种控制谐振模式电力转换器电路的第一开关和第二开关的方法，该方法包括以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号。该方法还包括针对第一驱动时段确定谐振模式电力转换器电路中的谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系。该方法还包括针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系，以及基于第一相位关系与第二相位关系的差异来控制开关频率。

在一些示例中，本公开内容描述了一种用于控制谐振模式电力转换器电路的第一开关和第二开关的控制器设备，该控制器设备包括：至少两个控制引脚，其被配置成以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号；以及感测引脚，其被配置成感测谐振模式电力转换器电路中的谐振电流。该控制器设备还包括处理电路，其被配置为针对第一驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系，针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系，以及基于第一相位关系与第二相位关系的差异来控制开关频率。

在一些示例中，本公开描述了一种谐振模式电力转换器电路，该谐振模式电力转换器电路包括：半桥电路，其包括第一开关、第二开关以及电连接至第一开关的负载端子和第二开关的负载端子的输出节点；llc电路，其包括电连接至半桥电路的输出节点的电感器，电连接至电感器的变压器的初级侧以及电连接至变压器的初级侧的谐振电容器；以及输出电容器，其被布置成从变压器的次级侧接收输出电压。谐振模式电力转换器电路还包括控制器设备，其包括驱动器电路和处理电路，其中，驱动器电路被配置成以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号，处理电路被配置成针对第一驱动时段确定llc电路中的谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系，针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系，并且基于第一相位关系与第二相位关系的差异来控制开关频率。

在下面的附图和描述中阐述了一个或多个示例的细节。根据该描述和附图以及权利要求书，其他特征、目的和优点将变得明显。

附图说明

图1是根据本公开内容的一些示例的、包括控制器设备的谐振模式电力转换器电路的概念框图和电路图；

图2是用于谐振模式电力转换器电路的、包括被配置成与开关的负载端子串联地测量谐振电流的感测引脚的控制器设备的概念框图和电路图；

图3a至图3b是控制信号和通过储能电路的谐振电流的曲线图；

图4是用于谐振模式电力转换器电路的、包括被配置成与谐振电容器并联地测量谐振电流的感测引脚的控制器设备的概念框图和电路图；

图5a至图5b是控制信号和通过储能电路的谐振电流的曲线图；

图6是根据本公开内容的一些示例的用于谐振模式电力转换器电路的、包括比较器和斜坡发生器的控制器设备的概念框图和电路图；

图7a至图7c是根据本公开内容的一些示例的控制信号、通过储能电路的谐振电流和斜坡发生器的输出的曲线图；

图8a至图8d是根据本公开的一些示例的、包括比较器和斜坡发生器的谐振模式电力转换器电路的输出电流、输出电压、光耦合器信号和开关频率的曲线图；

图9a至图9d是另一谐振模式电力转换器电路的输出电流、输出电压、光耦合器信号和开关频率的曲线图；

图10是示出根据本公开内容的一些示例的、用于控制谐振模式电力转换器电路的第一开关和第二开关的开关频率的技术的流程图；

图11是示出根据本公开内容的一些示例的、基于开关的关断时间和电流的过零来对斜坡电容器充电的技术的流程图。

具体实施方式

谐振模式电力转换器电路可以将输入电压转换成输出电压以向输出负载供电或驱动输出负载。为了保持稳定的输出电压，控制器设备可以以可变开关频率向谐振模式电力转换器电路的半桥电路中的开关传送控制信号。控制器设备可以响应于输入电压的变化和/或输出负载的阻抗变化来调整开关频率。

为了确定开关频率，控制器设备可以监测控制信号的相位与谐振模式电力转换器电路中的谐振电流的相位之间的相位关系。控制器设备可以基于随时间发生的相位关系差异来调整开关频率。例如，相位关系包括相位滞后，其中，谐振电流的相位滞后于控制信号的相位。如果相位滞后随时间增加——这可能预示着首先谐振电流的幅度减小接下来输出电压减小，则控制器设备可以减小开关频率以首先增加谐振电流的幅度接下来增加输出电压。在一些示例中，通过监测相位关系，该控制器设备与仅监测输出电压的控制器设备相比，可以具有更高的控制回路增益并且对输入电压的变化和/或输出负载的阻抗变化更快地做出反应。

图1是根据本公开内容的一些示例的、包括控制器设备4的谐振模式电力转换器电路2的概念框图和电路图。谐振模式电力转换器电路2可以被配置成从功率因数控制电路(pfc)接收输入电压，并且向输出节点26处的负载传送输出电压。在一些示例中，谐振模式电力转换器电路2可以以高功率效率将直流(dc)输入电压转换成dc输出电压。谐振模式电力转换器电路2可以包括控制器设备4、半桥电路9、储能电路12、次级侧20和反馈回路，其中，反馈回路包括电压误差放大器30和光耦合器32。

谐振模式电力转换器电路2中的控制器设备4可以被配置成通过控制引脚36a、36b来控制半桥电路9的工作。控制引脚36a、36b可以被配置成向半桥电路9的开关10a、10b的控制端子传送控制信号。开关10a、10b中的每一个可以基于开关的控制端子处的电压来传导电力。每个开关的控制端子可以包括场效应晶体管(fet)或绝缘栅双极晶体管(igbt)的栅极端子。

控制器设备4可以包括被配置成针对通过控制引脚36a、36b被传送的控制信号而确定开关频率的处理电路。在一些示例中，控制器设备4的处理电路可以包括固定逻辑块和固定算术块。控制器设备4的处理电路可以包括可编程逻辑块，使得用户可以修改处理电路用来确定开关频率的变量和阈值。处理电路可以包括压控振荡器(vco)6，该压控振荡器(vco)6可以以基于从反馈引脚38接收的电压的频率生成振荡信号。半桥驱动器电路8可以从vco6接收振荡信号，并且以基于来自vco6的振荡信号的频率的开关频率生成控制信号。

控制引脚36a、36b可以被配置成传送控制信号以使开关10a、10b中的一个传导电力而开关10a、10b中的另一个不传导电力。控制信号可以包括死区时间，在该死区时间期间，控制引脚36a、36b都不传送使能控制信号，并且开关10a、10b都不传导电力。用于控制引脚36a、36b的一个开关周期或开关时段可以包括控制引脚36a传送第一使能控制信号、控制引脚36b传送第二使能控制信号以及使能控制信号之间的死区时间。控制信号可以包括针对每个开关周期具有高边时段和低边时段的方波。在一些示例中，“控制信号”可以指通过控制引脚36a、36b之一传送的信号的整个开关时段和/或仅使能时段。控制信号的使能时段可以是控制信号使能开关10a、10b中的相应开关以传导电力的时间段。使能时段可以包括用于n沟道开关的高边时段以及用于p沟道开关的低边时段。在一些示例中，开关10a、10b可以包括两个n沟道开关。由于死区时间，每个控制信号的使能时段可能略小于开关周期的百分之五十。

半桥电路9可以包括高边开关10a和低边开关10b。当控制引脚36a向开关10a传送使能控制信号时，开关10a可以将电力从谐振模式电力转换器电路2的输入节点传导至半桥电路9的输出节点。因此，半桥电路9的输出节点处的电压可以增加并且使谐振电感器14中的谐振电流增加。当控制引脚36b向开关10b传送使能控制信号时，开关10b可以将电力从半桥电路9的输出节点传导至参考地。半桥电路9的输出节点处的电压可以减小并且使谐振电感器14中的谐振电流减小。为了本公开内容的目的，谐振电感器14中的正谐振电流可以意指常规电流(即带正电荷的载流子)通过谐振电感器14朝向变压器的初级侧16a流动。

开关10a、10b可以包括(但不限于)任何类型的fet、双极结型晶体管(bjt)、igbt、高电子迁移率晶体管(hemt)、氮化镓(gan)或基于碳化硅(sic)的晶体管或者使用电压进行控制的另一元件。开关10a、10b可以包括n型晶体管或p型晶体管，并且开关10a、10b可以包括垂直功率晶体管。对于垂直功率晶体管，源极(或发射极)端子和漏极(或集电极)端子可以在晶体管或半导体开关的相对侧或相对面上。垂直功率晶体管中的电流可以从顶部到底部或从底部到顶部流过晶体管。在一些示例中，开关10a、10b可以包括横向晶体管或水平晶体管，其可以提供诸如易于制造和低成本的某些益处。在一些示例中，开关10a、10b可以包括诸如二极管的其他模拟器件。开关10a、10b还可以包括与开关10a、10b并联连接的续流二极管，以防止开关的反向击穿。

开关10a、10b可以包括三个端子：两个负载端子和至少一个控制端子。对于mosfet开关，开关10a、10b可以包括漏极端子、源极端子和栅极端子。对于igbt开关，开关10a、10b可以包括集电极端子、发射极端子和栅极端子。开关10a，10b可以基于通过控制引脚36a、36b之一被传送至控制端子(即，栅极)的电压来在负载端子(即，漏极与源极之间)之间传导电力。

开关10a、10b可以包括各种材料化合物，例如硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)或者一种或更多种半导体材料的任何其他组合。为了利用某些电路中的较高功率密度要求，电力转换器可以以较高频率工作。在一些示例中，sic开关可以经受较低的开关功率损耗。磁性和更快的切换方面的改进，例如氮化镓(gan)开关，可以支持较高频率转换器。与较低频率电路相比，这些较高频率电路可能需要使控制信号以更精确的定时被发送。

储能电路12可以包括谐振电感器14、变压器的初级侧16a和谐振电容器18。谐振电感器14可以防止通过储能电路12的谐振电流的变化，以及谐振电容器18可以阻止通过储能电路12的dc谐振电流。初级侧16a可以磁耦合至变压器的次级侧16b，并且在谐振模式电力转换器电路2的输入节点与输出节点26之间提供电流(galvanic)隔离。谐振电感器14可以通过松散磁性耦合而被整合到变压器中。

谐振模式电力转换器电路2的次级侧20可以包括二极管22a、22b以确保输出节点26处的输出电压保持正电压。二极管22a、22b可以允许来自变压器的次级侧16b的正电流被传递至输出节点26。二极管22a、22b可以作为整流器工作，以将次级侧16b的负电压转换成正电压。输出电容器24可以减小输出电压的任何波动。(图1中未示出的)输出负载可以被连接至输出节点26。输出负载可以包括电负载，例如光源、电子设备或任何其他合适的电负载。输出负载可以是静态的或可变的。

电压误差放大器30可以电连接至输出节点26。电压误差放大器30可以被配置成基于输出电压与参考电压之差来生成放大信号。光耦合器32可以从电压误差放大器30接收放大信号。光耦合器32可以被配置成在输出节点26与控制器设备4的反馈引脚38之间提供电流隔离。控制器设备4还可以包括反馈引脚38，该反馈引脚38可以被配置成从光耦合器32接收耦合信号。控制器设备4可以基于在反馈引脚38处接收到的信号来调整由控制引脚36a、36b传送的控制信号的开关频率。

根据本公开内容的技术，控制器设备4可以被配置成监测谐振电流的相位与由控制引脚36a、36b传送的控制信号的相位的相对关系。针对第一驱动时段和第二驱动时段，控制器设备4的处理电路可以确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的相位关系。相位关系可以包括在使能控制信号的结束与谐振电流的过零之间通过的时间量。控制器设备4可以基于在两个驱动时段中的相位关系差异来控制和/或调整开关频率。为了本公开内容的目的，驱动时段可以包括开关时段或者被传送至一个开关的控制信号的下降沿与被传送至另一开关的控制信号的下降沿之间的时间段，其可以是大约开关时段的一半。

从第一驱动时段到第二驱动时段的控制信号相位与谐振电流相位之间的相位关系差异可以反映输入电压的变化或输出负载的变化。因此，相位关系差异可以指示输出电压的变化。在一些示例中，相位关系差异可以是输出电压的未来变化的前导指示器或预测器。因此，与缺乏确定和比较相位关系的能力的其他控制器设备相比，包括确定和比较相位关系的能力的控制器设备4可以预测或更快地响应输出电压的变化。控制器设备4可以通过比其他控制器设备更快地响应输出负载变化来放松谐振模式电力转换器电路2的设计考量。特别地，由于控制器4对输出负载变化的响应性，输出电容器24可以被设计得更小，从而可以节省空间和降低成本。此外，与其他控制器设备相比，对于控制器设备4，控制回路的增益可以被设计得更高。

图2是用于谐振模式电力转换器电路40的、包括被配置成与开关10b的负载端子串联地测量谐振电流的感测引脚46的控制器设备4的概念框图和电路图。谐振模式电力转换器电路40可以包括许多与谐振模式电力转换器电路2相同或相似的部件，包括半桥电路9的开关10a、10b、储能电路12的谐振电感器14和谐振电容器18、变压器的初级侧16a和次级侧16b以及次级侧20的二极管22a、22b和输出电容器24。图2省略了电压误差放大器30和光耦合器32，但是在一些示例中，谐振模式电力转换器电路40也可以包括这些部件。

谐振模式电力转换器电路40可以包括分流电路48，分流电路48可以包括分流电阻器42和感测引脚46。分流电路48可以允许控制器设备4感测或监测储能电路12中的谐振电流的相位。分流电路48可以允许控制器设备4在开关10b的导通时段期间监测谐振电流。感测引脚46可以与开关10b串联连接以监测通过开关10b的电流，在开关10b的导通时段期间该电流可以大约等于谐振电流。在开关10b的关断时段期间，可能存在跨分流电阻器42的零电压降和零电流。因此，分流电路48可以允许控制器设备4监测开始于被传送至开关10b的导通信号并且结束于被传送至开关10b的关断信号的谐振电流。被传送至一个开关的关断信号与被传送至另一开关的关断信号之间的时间段可以称为驱动时段。

储能电路12中的谐振电流的相位可以包括谐振电流通过诸如零安培的阈值电平。当谐振电流反转方向时，谐振电流可以通过零安培。在一些示例中，在开关10b导通之后，谐振电流可以反转方向，从而在半桥电路9的输出节点处产生低电压，并且谐振电容器18放电。

感测引脚46可以通过感测电阻器42两端的电压来监测谐振电流。控制器设备4可以通过检测感测引脚46处的电压何时越过阈值电平来感测谐振电流的相位。电阻器42两端的电压可以通过欧姆定律与谐振电流相关。如图2所描绘的，分流电阻器42的下侧可以被连接至参考电压，例如参考地。在一些示例中，分流电阻器42可以在控制器设备4内，并且分流电阻器42可以包括多个电阻器或其他部件。控制器设备4可以包括参考电压引脚，以允许感测引脚46处的电压与参考电压之间的比较。

图3a至图3b是控制信号50、52和通过储能电路12的谐振电流54的曲线图。图3a至图3b中的曲线图可以对应于图2中的谐振模式电力转换器电路40。图3a至图3b的曲线图的横轴可以表示时间。图3a中的曲线图的纵轴可以表示由控制引脚36a、36b传送的控制信号的电压。图3b中的曲线图的纵轴可以表示在开关10b闭合时通过感测引脚46所看到的储能电路12中的谐振电流的一部分，其可以是如图2所描绘的分流电路48中的分流电阻器42两端的电压的函数。

如图3a所描绘的，高边控制信号50可以表示由控制引脚36a向开关10a传送的控制信号。低边控制信号52可以表示由控制引脚36b向开关10b传送的控制信号。在时刻56处，低边控制信号52可以导通，而在时刻58处，低边控制信号52可以断开。因此，被传送至开关10b的导通控制信号可以是指在时刻56处的低边控制信号52的上升沿。被传送至开关10b的关断控制信号可以是指在时刻58处的低边控制信号52的下降沿。低边控制信号52的使能时段可以包括时刻56与时刻58之间的时间。两个使能控制信号之间的两个开关10a、10b均未导通的时段可以称为死区时间。

如图3b所描绘的，控制器设备4的感测引脚46可以在时刻56处开始监测谐振电流54并且在时刻58处完成对谐振电流54的监测。在一些示例中，由于诸如流过与开关10b并联连接的反向导通的二极管的电流的因素，感测引脚46监测谐振电流54的窗口可以不同于图3b所描绘的窗口刚好在时刻56之前的控制信号50的下降沿与在时刻58处的控制信号52的下降沿之间的窗口可以称为驱动时段。在图3b所描绘的驱动时段的开始处，谐振电流54可以是负的，因为谐振电感器14可以保持在开关10a的使能时段期间流动的谐振电流54。图3b的示例中的负谐振电流54可以意指感测引脚46处的电压小于参考电压。因此，图3b中的负谐振电流54意指常规电流从分流电阻器42流向开关10b，如图2所描绘的。

在时刻56之后，谐振电流54可以增加。在时刻56之后的某个时刻，谐振电流54可以越过零安培并且开始从开关10b流向分流电阻器42。零安培可以是用于谐振电流54的阈值电平，并且控制器设备4可以通过将感测引脚46处的电压与参考电压进行比较来确定谐振电流54的过零。在一些示例中，阈值电平可能不是准确为零安培，而是可以为大约零安培，这可以从零安培到高达最大期望谐振电流幅度的百分之十。谐振电流54的相位可以包括谐振电流54的过零。在通过零安培之后，谐振电流54可以保持为正，直到时刻58，从而使谐振电容器18进一步放电。在时刻58之后，除了电流可以流过与开关10b并联的反向导通二极管，感测引脚46可以直到低边控制信号52的下一上升沿为止都不监测谐振电流54。

图4是用于谐振模式电力转换器电路60的、包括被配置成与谐振电容器18并联地测量谐振电流的感测引脚66的控制器设备4的概念框图和电路图。谐振模式电力转换器电路60可以包括许多与谐振模式电力转换器电路2和谐振模式电力转换器电路40相同或类似的部件，包括半桥电路9的开关10a、10b、储能电路12的谐振电感器14和谐振电容器18、变压器的初级侧16a和次级侧16b以及次级侧20的二极管22a、22b和输出电容器24。图4省略了电压误差放大器30和光耦合器32，但是在一些示例中谐振模式电力转换器电路60还可以包括这些部件。

谐振模式电力转换器电路60可以包括分流电路68，分流电路68可以包括分流电阻器62、电容器64和感测引脚66。分流电路68可以允许控制器设备4感测或监测储能电路12中的谐振电流的相位。分流电路68可以允许控制器设备4在开关10a、10b的整个开关时段期间监测谐振电流。感测引脚66可以与谐振电容器18并联连接以监测通过谐振电容器18的电流。在一些示例中，感测引脚66可以与谐振电容器18串联连接以监测通过谐振电容器18的电流。

感测引脚66可以通过感测谐振电容器18两端的电压来监测谐振电流。电容器64可以用作分流器以将一些谐振电流引导至分流电阻器62。在一些示例中，电容器64的大小可以设定成将少量的谐振电流引导至分流电阻器62。控制器设备4可以通过检测感测引脚66处的电压何时越过阈值电平(例如参考电压)来感测谐振电流的相位。电阻62两端的电压可以通过欧姆定律来与谐振电流相关。如图4所描绘的，分流电阻器62的下侧可以被连接至参考电压。在一些示例中，分流电阻器62可以在控制器设备4内，并且分流电阻器62可以包括多个电阻器或其他部件。

图5a至图5b是控制信号70、72和通过储能电路12的谐振电流74的曲线图。图5a至图5b的曲线图可以对应于图4中的谐振模式电力转换器电路60。图5a至图5b中的曲线图的横轴可以表示时间。图5a中的曲线图的纵轴可以表示由控制引脚36a、36b传送的控制信号的电压。图5b中的曲线图的纵轴可以表示如图4所描绘的分流电路68中的分流电阻器62两端的电压，该电压可以是储能电路12中的谐振电流的函数。

如图5a所描绘的，高边控制信号70可以表示由控制引脚36a向开关10a传送的控制信号。低边控制信号72可以表示由控制引脚36b向开关10b传送的控制信号。在时刻76处，低边控制信号72可以导通，并且在时刻78处，高边控制信号72可以导通。因此，被传送至开关10b的导通控制信号可以是指在时刻76处的低边控制信号72的上升沿。被传送至开关10b的关断控制信号可以是指低边控制信号72的下降沿。被传送至开关10a的导通控制信号可以是指时刻78处的高边控制信号70的上升沿。低边控制信号72的使能时段可以包括时刻76与刚好在时刻78之前的低边控制信号72的下降沿之间的时间。

如图5b所描绘的，控制器设备4的感测引脚66可以在整个开关时段内监测谐振电流74。控制信号70的下降沿与控制信号72的下降沿之间的窗口可以称为驱动时段，这是因为控制信号70、72的下降沿可以基于由vco6生成的信号。或者，整个开关时段——例如低边控制信号72的下降沿与低边控制信号72的下一下降沿之间的开关时段——可以称为驱动时段。刚好在时刻76之后，谐振电流74可以为正，这是因为谐振电感器14可以保持曾在开关10a的使能时段期间流动的谐振电流74。图5b的示例中的正谐振电流74可以意指感测引脚66处的电压大于参考电压。因此，图5b中的正谐振电流74意指常规电流从变压器的初级侧16a流向谐振电容器18，如图4所描绘的。

在时刻76之后，谐振电流74可以减小。在时刻76之后的某个时刻，谐振电流74可以越过零安培并且开始从谐振电容器18流向变压器的初级侧16a。零安培可以是谐振电流74的阈值电平，并且控制器设备4可以通过将感测引脚66处的电压与参考电压进行比较来确定谐振电流74的过零。谐振电流74的相位可以包括谐振电流74的过零。在通过零安培之后，谐振电流74可以保持为负直到时刻78，从而使谐振电容器18放电。

图6是根据本公开内容的一些示例的用于谐振模式电力转换器电路90的、包括比较器94和斜坡发生器96的控制器设备的概念框图和电路图。谐振模式电力转换器电路90可以包括许多与谐振模式电力转换器电路2、谐振模式电力转换器电路40和谐振模式电力转换器电路60相同或相似的部件，包括半桥电路9的开关10a、10b、储能电路12的谐振电感器14和谐振电容器18、变压器的初级侧16a和次级侧16b、次级侧20的二极管22a、22b和输出电容器24以及反馈回路，该反馈回路包括电压误差放大器30和光耦合器32。图6将控制器设备4描绘为与开关10b串联地监测谐振电流，但控制器设备4也可以与谐振电容器18串联地或并联地监测谐振电流。

电流镜92可以通过反馈引脚38从光耦合器32接收信号。电流镜92可以向vco6和斜坡发生器96提供镜像电流。vco6可以使用镜像电流作为充电电流，并且斜坡发生器96可以使用镜像电流对斜坡信号进行充电和/或对斜坡电容器进行充电。

控制器设备4的比较器94可以响应于谐振电流的过零来确定谐振电流的相位。比较器94可以接收感测引脚46处的电压和参考电压作为输入。比较器94可以基于哪个输入电压较高来输出高电压或低电压。因此，比较器94可以作为一位模数转换器工作。

斜坡发生器96可以基于来自vco6的控制信号来启动对诸如斜坡电容器两端的电压的斜坡信号进行充电。在一些示例中，斜坡信号可以包括计数器电路中的计数器状态。在一些示例中，来自vco6的启动信号可以对应于关断控制信号，例如由控制引脚36a向开关10a传送的关断控制信号。当比较器94检测到谐振电流的过零时，斜坡发生器96可以停止对斜坡信号的充电。当斜坡发生器96检测到来自比较器94的输出信号的变化时，斜坡发生器96可以切断用于斜坡信号的充电电流。斜坡发生器96可以保持斜坡信号直到斜坡发生器96从vco6接收到放电信号为止。斜坡发生器96可以将斜坡信号的指示作为相位信号发送至高通滤波器98。相位信号可以指示如图7c中的附图标记120所示的在切断来自电流镜92的充电电流之后并且在使斜坡信号放电之前的维持阶段期间的斜坡信号的电平。控制器设备4可以实现采样保持电路以维持斜坡信号的电平。比较器94和斜坡发生器96被配置成将控制信号与谐振电流的相位关系转换成相位信号。

高通滤波器98可以对相位信号进行滤波并且生成滤波信号。高通滤波器98可以包括被配置成对相位信号进行高通滤波并且产生滤波信号的一个或更多个电阻器、电容器和/或电感器。高通滤波器98可以包括被配置成对来自斜波发生器96的相位信号进行采样的开关电容器滤波器。可替选地或另外地，高通滤波器98可以被配置成从保持斜坡信号电平的指示的采样保持电路接收采样信号。滤波信号可以包括相位信号的导数(derivative)，这是因为滤波信号可以表示从第一驱动时段到第二驱动时段的相位信号的差。例如，如果在上一个驱动时段内的相位信号与前一驱动时段期间的相位信号相同，则高通滤波器98可以向vco6输出零幅度的滤波信号。然而，如果相位信号不同于在前一驱动时段期间的相位信号，则高通滤波器98可以向vco6输出正的或负的滤波信号。

vco6可以被配置成基于从高通滤波器98接收的滤波信号来调整控制信号的开关频率。可能期望vco6以精细的解析度来快速调整开关频率。在一些示例中，vco6可以限制对开关频率的调整，以防止由于相位关系的异常变化而引起的大的调整。

控制器设备4可以包括处理电路，处理电路可以包括控制器设备4内的任何元件。在一些示例中，控制器设备4的处理电路可以包括vco6、电流镜92、比较器94、斜坡发生器96和/或高通滤波器98。控制器设备4的感测电路可以包括感测引脚46、比较器94和/或分流电阻器42。控制器设备4的驱动器电路可以包括半桥驱动器电路和/或控制引脚36a、36b。

图7a至图7c是根据本公开内容的一些示例的控制信号110、112、分流电阻器42处的电压114以及斜坡发生器96的输出的曲线图，其中，电压114可以与通过储能电路12的谐波电流相关。图7a至图7c中的曲线图可以对应于图6中的谐振模式电力转换器电路90。图7a至图7c中的曲线图的横轴可以表示时间。图7a中的曲线图的纵轴可以表示由控制引脚36a、36b传送的控制信号的电压。图7b中的曲线图的纵轴可以表示感测引脚46处的电压，该电压可以是储能电路12中的谐振电流的函数。图7c中的曲线图的纵轴可以表示斜坡发生器96处的斜坡信号。

如图7a所描绘的，高边控制信号110可以表示由控制引脚36a向开关10a传送的控制信号。低边控制信号112可以表示由控制引脚36b向开关10b传送的控制信号。在时刻130处，高边控制信号110可能关断，从而导致斜坡信号120开始充电。如图6所描绘的，vco6可以向斜坡发生器96发送指示关断控制信号的信号，以使斜坡发生器96开始对斜坡信号120进行充电。在一些示例中，斜坡信号可以包括模拟信号，例如斜坡电容器两端的电压。斜坡信号还可以包括数字信号，例如计数器状态。

当开关10b导通时，感测引脚46可以开始监测谐振电流114，从而允许谐振电流114通过开关10b。在时刻132处，当谐振电流114在图7b中越过阈值电平时，斜坡发生器96可以停止对斜坡信号120充电。当低边控制信号112关断时，感测引脚46可以停止监测谐振电流114，并且斜坡信号可以下降到零。斜坡发生器96可以将斜坡信号120转换成相位信号121，并且将相位信号121发送至高通滤波器98。

在时刻134处，高边控制信号110可能关断，从而使斜坡信号开始充电。当低边控制信号112导通时，感测引脚46可以开始监测谐振电流。图7a至图7c描绘了三种场景：表示控制信号与谐振电流之间的较短相位滞后的第一场景；表示无相位滞后差的第二场景，以及表示较长相位滞后的第三场景。对于第一场景，谐振电流116在时刻136a处通过阈值电平，这可能早于在前一驱动时段期间谐振电流114通过阈值电平。当谐振电流116在时刻136a处通过阈值电平时，斜坡信号122可能停止充电。斜坡信号122可以包括比斜坡信号120更小的幅度，这是因为斜坡信号122可以包括比斜坡信号120更短的充电时间。

斜坡发生器96可以将斜坡信号122转换成相位信号，并且将相位信号发送至高通滤波器98。高通滤波器98可以将相位信号高通滤波成具有负的或低的电压电平的滤波信号。滤波信号可以包括相位信号的导数，这是因为滤波信号基于从一个驱动时段到下一驱动时段的相位信号的差。vco6可以接收滤波信号并且基于该滤波信号的比斜坡信号120的滤波信号更低的电压来增加开关频率。图7a描绘了增加的开关频率以及因此较短的使能控制信号。在一个替选方案中，高通滤波器98可以具有倒置响应，从而导致在给定场景下的滤波信号的高电平，并且vco6可以基于滤波信号的较高电压来增加频率。vco6可以基于来自高通滤波器98的滤波信号来调整开关频率。vco6可以维持频率调整，只要滤波信号保持在给定电平即可。当滤波信号由于相位关系的零变化而返回至零时，开关频率可以返回至原始值或先前值，该原始值或先前值可以基于在反馈引脚38处接收的反馈信号。

对于第二场景，谐振电流在时刻136b处以与谐振电流114大致相同的相位滞后通过阈值电平。因此，斜坡信号可以包括与斜坡信号120的幅度相似的幅度，这是因为两个斜坡信号可以包括相似的充电时间。斜坡发生器96可以将斜坡信号转换成相位信号并且将相位信号发送至高通滤波器98。高通滤波器98可以将相位信号高通滤波成具有几乎为零的电压电平的滤波信号。vco6可以接收滤波信号，并且基于该滤波信号的与斜坡信号120的滤波信号相比相似或相同的电压而不改变开关频率。图7a描绘了第二场景的未改变的开关频率和使能控制信号。

对于第三场景，谐振电流在时刻136c处通过阈值电平，这可能晚于谐振电流114的相位滞后。因此，斜坡信号124可以包括比斜坡信号120的幅度更大的幅度，这是因为该斜坡信号可以包括比斜坡信号120更长的充电时间。斜坡发生器96可以将斜坡信号124转换成相位信号，并且将相位信号发送至高通滤波器98。高通滤波器98可以将相位信号高通滤波成具有正的或高的电压电平的滤波信号。vco6可以接收滤波信号并且基于该滤波信号的比斜坡信号120的滤波信号更高的电压来减小开关频率。图7a描绘了减小的开关频率以及因此更长的使能控制信号。

图8a至图8d是另一谐振模式电力转换器电路的输出电流150、整流电流152、输出电压154、光耦合器156和开关频率160的曲线图。输出电流150可以具有与图9a中的输出电流180相似的轨迹。整流电流152、输出电压154、信号156、158和开关频率160可以包括比图9a至图9d中的整流电流182、输出电压184、信号186、188和开关频率190更大的波动。开关频率160比开关频率190波动大，并且包括在稳态状况下在趋于平稳之前的若干过冲。

图9a至图9d是根据本公开内容的一些示例的、包括比较器94和斜坡发生器98的谐振模式电力转换器电路90的输出电流180、整流电流182、输出电压184、光耦合器信号186和开关频率190的曲线图。输出电流180可以表示通过输出节点26流至输出负载的电流。整流电流182可以表示通过整流二极管22a、22b流至输出电容器24的电流。输出电容器24可以从整流电流中去除一些或全部纹波。图9a示出了输出电流180和整流电流182对输出负载的变化的响应。

输出电压184可以表示与参考电压相比的在输出节点26处的电压。输出电压184还可以表示输出电容器24两端的电压。信号186可以表示来自光耦合器32的信号，该信号是由pid(比例积分微分)补偿滤波器滤波的输出电压184的图像。信号188可以表示来自补偿滤波器的积分部分。开关频率190可以表示由控制器设备4的处理电路确定的开关频率。开关频率190可以使稳态状况在趋于平稳之前过冲一次。相反，图8d的开关频率160使稳态状况在以稳态频率趋于平稳之前过冲若干次。

图10是示出根据本公开内容的一些示例的用于控制谐振模式电力转换器电路90的第一开关10a和第二开关10b的开关频率的技术200的流程图。尽管例如图1、图2和图4中的控制器设备4的其他部件可以例示类似的技术，但参照图6中的控制器设备4来描述技术200。

图10的技术包括以开关频率向开关10a、10b传送控制信号(202)。半桥驱动器电路8可以基于从vco6接收的振荡信号来以开关频率生成控制信号。半桥驱动器电路8可以通过控制引脚36a、36b将控制信号传送至开关10a、10b。控制信号可以包括使开关10a、10b之一传导电力的使能时段。控制引脚36a、36b可以将控制信号传送至开关10a、10b的控制端子。

图10的技术还包括针对第一驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系(204)。控制器设备4可以包括斜坡发生器96，斜坡发生器96基于来自vco6的指示控制信号相位的信号来开始对斜坡信号充电。斜坡发生器96可以基于通过阈值电平的谐振电流来停止对斜坡信号充电。比较器94可以确定谐振电流何时通过阈值电平。

图10的技术还包括针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系(206)。第二驱动时段可以在第一驱动时段之后出现半个开关周期、整个开关周期或两个或更多个开关周期。控制器设备4可以通过在斜坡发生器96停止对斜坡信号充电之后的斜坡信号的幅度来确定相位关系。

图10的技术还包括基于第一相位关系和第二相位关系的差异来控制开关频率(208)。控制器设备4可以通过对来自第一驱动时段和第二驱动时段的斜坡信号进行高通滤波来确定该差异。高通滤波器98可以生成指示相位关系是增加、减小还是保持不变的滤波信号。vco6可以基于滤波信号来调整开关频率。开关频率的调整可以与来自高通滤波器98的滤波信号成比例，并且仅在来自高通滤波器98的滤波信号保持在给定电平——这可以指示相位关系的变化——的情况下持续。

图11是示出根据本公开内容的一些示例的用于基于开关的关断时间和电流的过零来对斜坡电容器充电的技术220的流程图。参照图6中的控制器设备4来描述技术220，然而例如图1、图2和图4中的控制器设备4的其他类型的设备或控制器或者其他类型的控制器设备也可以实现技术220。

图11的技术包括基于被传送至开关10a的关断控制信号来对斜坡信号充电(222)。vco6可以使斜坡发生器96在控制引脚36a处的控制信号关断时开始对斜坡信号充电。控制信号可以关闭允许电流镜92对斜坡电容器充电或使计数器增加的开关。

图11的技术还包括基于超过阈值电平的谐振电流来停止对斜坡信号充电(224)。斜坡发生器96可以基于来自比较器94的指示谐振电流已超过阈值电平的信号来停止对斜坡信号充电。比较器94可以在感测引脚46处的电压超过参考电压时发送信号。

图11的技术还包括将斜坡信号转换成相位信号(226)。斜坡发生器96可以将斜坡信号转换成相位信号，并且将相位信号发送至高通滤波器98。在一些示例中，斜坡发生器96可以包括用于将斜坡信号转换成相位信号的采样保持电路。相位信号可以指示在斜坡发生器96完成对斜坡信号充电之后的斜坡信号的幅度。高通滤波器98可以将相位信号转换成指示两个驱动时段之间的相位滞后或相位关系的差异的滤波信号。

图11的技术还可以包括基于相位信号来控制开关频率(228)。vco6可以基于来自高通滤波器98的滤波信号的幅度来调整开关频率。例如，如果相位滞后从第一驱动时段到第二驱动时段减小，则vco6可以增加开关频率以减小输出电压。

本公开内容的技术可以在包括计算机可读存储介质的设备或制品中实现。如本文所使用的术语“处理电路”可以指前述结构或者适用于处理程序代码和/或数据或以其他方式实现本文所描述的技术的任何其他结构中的任何结构。控制器设备4中的各元件和控制器设备4的处理电路可以以各种类型的固态电路元件中任何一种来实现，例如cpu、cpu核、gpu、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、混合信号集成电路、现场可编程门阵列(fpga)、微控制器、可编程逻辑控制器(plc)、可编程逻辑器件(pld)、复合pld(cpld)、片上系统(soc)、上述任何元件的任何子部分、上述任何元件的互连或分布式组合，或者任何其他集成或分立的逻辑电路，或者能够根据任何本文所公开的示例配置的任何其他类型的部件或一个或更多个部件。处理电路还可以包括布置在混合信号ic中的模拟部件。

控制器设备4和控制器设备4的处理电路可以包括存储器。存储器中的一个或更多个存储器件可以包括任何易失性或非易失性介质，例如ram、rom、非易失性ram(nvram)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪速存储器等。存储器中的一个或更多个存储器件可以存储在由处理电路执行时使处理电路实现本文中归于处理电路的技术的计算机可读指令。

控制器设备4中的元件和/或控制器设备4的处理电路可以用各种形式的软件进行编程。例如，处理电路可以至少部分地被实现为或者包括一个或更多个可执行应用程序、应用程序模块、库、类、方法、对象、例程、子例程、固件和/或嵌入式代码。处理电路可以被配置成接收电压信号，确定开关频率和传送控制信号。

本公开内容的技术可以在各种各样的计算设备中实现。任何部件、模块或单元被描述成强调功能方面，但不一定需要由不同硬件单元实现。本文描述的技术可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。被描述为模块、单元或部件的任何特征可以一起实现在集成逻辑设备中，或者单独地实现为分立但可互操作的逻辑设备。在一些情况下，各种特征可以被实现为集成电路器件例如集成电路芯片或芯片集。

以下编号的示例证明了本公开内容的一个或更多个方面。

示例1.一种用于控制谐振模式电力转换器电路的第一开关和第二开关的方法，所述方法包括:

以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号；

针对第一驱动时段确定谐振模式电力转换器电路中的谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系；

针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系；以及

基于第一相位关系与第二相位关系之间的差异来控制开关频率。

示例2.根据示例1的方法，其中，确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系包括检测超过阈值电平的谐振电流。

示例3.根据示例2的方法，其中，阈值电平包括大约零安培的电流。

示例4.根据示例1至3或其任何组合的方法，其中，确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系包括确定被传送至第一开关或第二开关的第一关断控制信号；以及确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系包括确定被传送至第一开关或第二开关的第二关断控制信号。

示例5.根据示例1至4或其任何组合的方法，还包括将第一相位关系或第二相位关系转换成相位信号。

示例6.根据示例5的方法，还包括基于相位信号的导数来控制开关频率。

示例7.根据示例5至6或其任何组合的方法，还包括将相位信号高通滤波成滤波信号；以及基于滤波信号来控制开关频率。

示例8.根据示例5至7或其任何组合的方法，其中，将第一相位关系或第二相位关系转换成相位信号包括：基于被传送至第一开关或第二开关的关断控制信号来对斜坡信号充电；基于超过阈值电平的谐振电流来停止对斜坡信号充电；以及将斜坡信号转换成相位信号。

示例9.根据示例8的方法，其中，斜坡信号包括被配置成由电流充电的斜坡电容器处的电压。

示例10.根据示例8至9或其任何组合的方法，其中，斜坡信号包括计数器状态。

示例11.根据示例1至10或其任何组合的方法，其中，确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系包括与第一开关或第二开关串联地监测谐振电流。

示例12.根据示例1至11或其任何组合的方法，其中，确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系包括与谐振模式电力转换器电路的谐振电容器串联地或并联地监测谐振电流。

示例13.一种用于控制谐振模式电力转换器电路的第一开关和第二开关的控制器设备，控制器设备包括：至少两个控制引脚，其被配置成以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号；以及感测引脚，其被配置成感测谐振模式电力转换器电路中的谐振电流。控制器设备还包括处理电路，其被配置成：针对第一驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系；针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系；以及基于第一相位关系与第二相位关系的差异来控制开关频率。

示例14.根据示例13的控制器设备，其中，处理电路被配置成通过至少检测超过大约零安培的阈值电流的谐振电流来确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系。

示例15.根据示例13至14或其任何组合的控制器设备，其中，处理电路被配置成：通过至少确定被传送至第一开关或第二开关的第一关断控制信号来确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系；以及通过至少确定被传送至第一开关或第二开关的第二关断控制信号来确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系。

示例16.根据示例13至15或其任何组合的控制器设备，其中，处理电路还被配置成：将第一相位关系或第二相位关系转换成相位信号；以及基于相位信号的导数来控制开关频率。

示例17.根据示例13至16或其任何组合的控制器设备，其中，处理电路还被配置成：将第一相位关系或第二相位关系转换成相位信号；将相位信号高通滤波成滤波信号；以及基于滤波信号来控制开关频率。

示例18.一种谐振模式电力转换器电路，包括：半桥电路，其包括第一开关、第二开关以及电连接至第一开关的负载端子和第二开关的负载端子的输出节点；llc电路，其包括电连接至半桥电路的输出节点的电感器、电连接至电感器的变压器的初级侧以及电连接至变压器的初级侧的谐振电容器；以及输出电容器，其被布置成从电连接至变压器的次级侧的整流器接收输出电压。谐振模式电力转换器电路还包括控制器设备，其包括：驱动器电路，其被配置成以开关频率向第一开关和第二开关传送控制信号，以及处理电路，其被配置成：针对第一驱动时段确定llc电路中的谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系，针对第二驱动时段确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系，以及基于第一相位关系与第二相位关系的差异来控制开关频率。

示例19.根据示例18的谐振模式电力转换器电路，其中，处理电路被配置成通过至少以下方式来确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第一相位关系：检测超过大约零安培的阈值电流的谐振电流，以及确定被传送至第一开关或第二开关的第一关断控制信号；以及处理电路被配置成通过至少以下方式来确定谐振电流的相位与控制信号的相位之间的第二相位关系：检测超过大约零安培的阈值电流的谐振电流，以及确定被传送至第一开关或第二开关的第二关断控制信号。

示例20.根据示例18至19或其任何组合的谐振模式电力转换器电路，其中，处理电路还被配置成：将第一相位关系或第二相位关系转换成相位信号；将相位信号高通滤波成滤波信号；以及基于滤波信号来控制开关频率。

已经描述了本公开内容的各种示例。设想了所描述的系统、操作或功能的任何组合。所述或其他示例在所附权利要求的范围内。