功率管控制方法及控制器与流程

本发明涉及电源模块优化，特别涉及一种功率管控制方法及控制器。

背景技术：

1、高可靠，高效率的电源产品一直是电源工作者孜孜不倦的追求。软开关技术可有效减少功率开关器件的开关损耗，从而提高电源产品的效率，因此被广泛研究。其中移相控制技术，由于高可靠性、高成熟度等特点，从而在车载电源产品中应用广泛。进而为了实现功率开关器件zvs(zero voltage switch，零电压开关)开通及防止上下桥臂直通，上下桥臂互补的驱动信号之间需要添加死区。

2、然而常见的固定死区的方式，存在以下不利结果：1)若固定死区小于实际的软开所需的死区，则功率器件开通时存在开通损耗；2)若固定死区大于实际的软开所需的死区，则部分功率通过功率器件自带的体二极管或并联的二极管导通，不可避免存在二极管的导通损耗；3)功率器件的差异性，也无法保证电源产品性能一致性；因此，固定死区增加了产品的损耗，从而影响了电源产品的效率，进一步增加了功率器件热设计成本。

3、为了解决上述问题，提高系统可靠性，科技工作者提出了分段死区的控制方式，即根据不同输入电压及不同输出负载设置不同的死区，可有效解决不同输入电压及不同输出负载下的死区要求，从而保证不同工况下的功率开关器件zvs开通，进而提高电源产品各个工况下的电源效率，进一步提高了电源产品的可靠性。然而，该方法需多次测试总结，增加了设计的时间成本；且由于功率器件的参数的偏差，无法保证设置的死区适用于所有电源产品，进一步增加了设计的难度。

4、因此，如何保证电源可靠性的基础上优化移相控制技术中功率器件的死区，从而实现功率开关器件zvs开通，不仅对电源的整体效率有重要意义，而且可节省电源产品的设计时间，避免重复繁琐的测试验证。

5、综上所述，现有技术中存在死区的设置不够灵活、自适应能力不强的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种功率管控制方法及控制器，以解决现有技术中存在的死区的设置不够灵活、自适应能力不强的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种功率管控制方法，所述功率管控制方法应用于电源电路，所述电源电路包括至少一组上桥臂和下桥臂，所述功率管控制方法包括：基于所述上桥臂和所述下桥臂的功率管的寄生电容、输入电压、输出电压和输出电流，计算预期下限值和预期上限值；至少基于所述预期下限值和所述预期上限值设定预期死区值；保持死区值，或者，将所述预期死区值设置为所述死区值；以及，基于所述死区值控制所述上桥臂和所述下桥臂的功率管开断。

3、可选的，所述预期下限值和所述预期上限值基于零电压开关约束计算。

4、可选的，所述电源电路包括变压器、输出电感、以及、两组所述上桥臂和所述下桥臂，在每半个周期中，先开启的所述上桥臂被设置为第一上桥臂，后开启的所述上桥臂被设置为第二上桥臂，与所述第一上桥臂对应的所述下桥臂被设置为第一下桥臂，与所述第二上桥臂对应的所述下桥臂被设置为第二下桥臂；所述第一上桥臂的功率管被设置为第一上管，所述第一下桥臂的功率管被设置为第一下管，所述第二上桥臂的功率管被设置为第二上管，所述第二下桥臂的功率管被设置为第二下管。

5、所述第一上管和所述第一下管的所述预期下限值基于如下公式计算：

6、

7、其中，δt1表示所述第一上管和所述第一下管的所述预期下限值，c1表示所述第一上管的寄生电容，c2表示所述第一下管的寄生电容，vin表示所述输入电压，nt表示所述变压器的线圈匝比，io表示所述输出电流的平均电流，ts表示一个周期的时长，vo表述所述输出电压，lo表示所述输出电感。

8、所述第二上管和所述第二下管的所述预期下限值基于如下公式计算：

9、

10、其中，δt2表示所述第二上管和所述第二下管的所述预期下限值，c3表示所述第二上管的寄生电容，c4表示所述第二下管的寄生电容。

11、所述预期上限值基于如下公式计算：

12、

13、其中，δt3表示所述预期上限值，lr表示所述变压器原边侧的谐振电感。

14、可选的，c1、c2、c3、c4均取值为cossmax，cossmax代表所述功率管的器件规格的最大参数。

15、可选的，所述电源电路的副边侧为全波整流电流、全桥整流电路或倍流整流电路。

16、可选的，所述功率管控制方法包括：获取初始安全死区。

17、所述至少基于所述预期下限值和所述预期上限值设定预期死区值的步骤具体为：基于所述初始安全死区、所述预期下限值和所述预期上限值设定所述预期死区值。

18、可选的，所述功率管控制方法包括：获取安全设计偏差。

19、所述基于所述初始安全死区、所述预期下限值和所述预期上限值设定所述预期死区值的步骤具体为：选择所述初始安全死区、所述预期下限值与所述安全设计偏差的和、以及、所述预期上限值三者之一作为所述预期死区值。

20、可选的，所述选择所述初始安全死区、所述预期下限值与所述安全设计偏差的和、以及、所述预期上限值三者之一作为所述预期死区值的步骤具体包括：比较tc和δtmin+δt的大小，若δtmin+δt＞tc，则令dt＝δtmin+δt，否则，令dt＝tc；比较dt与δtmax的大小，若dt<δtmax，则dt维持不变，否则，令dt＝δtmax；以及，将dt作为所述预期死区值。

21、其中，tc代表所述初始安全死区，δtmin代表所述预期下限值，δt代表所述安全设计偏差，δtmax代表所述预期上限值。

22、可选的，所述保持死区值，或者，将所述预期死区值设置为所述死区值的步骤具体包括：若|dt-dt|<k，则保持所述死区值，否则，将所述预期死区值设置为所述死区值，其中，dt代表所述死区值，dt代表所述预期死区值，k代表误差阈值。

23、为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种控制器，所述控制器应用于电源电路，所述电源电路包括至少一组上桥臂和下桥臂，所述控制器用于执行上述的功率管控制方法。

24、与现有技术相比，本发明提供的功率管控制方法及控制器中，所述功率管控制方法包括：基于所述上桥臂和所述下桥臂的功率管的寄生电容、输入电压、输出电压和输出电流，计算预期下限值和预期上限值；至少基于所述预期下限值和所述预期上限值设定预期死区值；保持死区值，或者，将所述预期死区值设置为所述死区值；以及，基于所述死区值控制所述上桥臂和所述下桥臂的功率管开断。如此配置，一方面以实时计算的方式不断调整死区值，从而提高了方案的自适应能力；另一方面基于预期下限值和预期上限值计算预期死区值，优化了死区更新逻辑，使得每一次的死区迭代更为合理。解决了现有技术中存在的死区的设置不够灵活、自适应能力不强的问题。

技术特征：

1.一种功率管控制方法，其特征在于，所述功率管控制方法应用于电源电路，所述电源电路包括至少一组上桥臂和下桥臂，所述功率管控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的功率管控制方法，其特征在于，所述预期下限值和所述预期上限值基于零电压开关约束计算。

3.根据权利要求1所述的功率管控制方法，其特征在于，所述电源电路包括变压器、输出电感、以及、两组所述上桥臂和所述下桥臂，在每半个周期中，先开启的所述上桥臂被设置为第一上桥臂，后开启的所述上桥臂被设置为第二上桥臂，与所述第一上桥臂对应的所述下桥臂被设置为第一下桥臂，与所述第二上桥臂对应的所述下桥臂被设置为第二下桥臂；所述第一上桥臂的功率管被设置为第一上管，所述第一下桥臂的功率管被设置为第一下管，所述第二上桥臂的功率管被设置为第二上管，所述第二下桥臂的功率管被设置为第二下管；

4.根据权利要求3所述的功率管控制方法，其特征在于，c1、c2、c3、c4均取值为cossmax，cossmax代表所述功率管的器件规格的最大参数。

5.根据权利要求3所述的功率管控制方法，其特征在于，所述电源电路的副边侧为全波整流电流、全桥整流电路或倍流整流电路。

6.根据权利要求1所述的功率管控制方法，其特征在于，所述功率管控制方法包括：获取初始安全死区；

7.根据权利要求6所述的功率管控制方法，其特征在于，所述功率管控制方法包括：获取安全设计偏差；

8.根据权利要求7所述的功率管控制方法，其特征在于，所述选择所述初始安全死区、所述预期下限值与所述安全设计偏差的和、以及、所述预期上限值三者之一作为所述预期死区值的步骤具体包括：

9.根据权利要求1所述的功率管控制方法，其特征在于，所述保持死区值，或者，将所述预期死区值设置为所述死区值的步骤具体包括：

10.一种控制器，其特征在于，所述控制器应用于电源电路，所述电源电路包括至少一组上桥臂和下桥臂，所述控制器用于执行如权利要求1～9中任一项所述的功率管控制方法。

技术总结
本发明提供了一种功率管控制方法及控制器。所述功率管控制方法包括：基于所述上桥臂和所述下桥臂的功率管的寄生电容、输入电压、输出电压和输出电流，计算预期下限值和预期上限值；至少基于所述预期下限值和所述预期上限值设定预期死区值；保持死区值，或者，将所述预期死区值设置为所述死区值；以及，基于所述死区值控制所述上桥臂和所述下桥臂的功率管开断。如此配置，一方面以实时计算的方式不断调整死区值，从而提高了方案的自适应能力；另一方面基于预期下限值和预期上限值计算预期死区值，优化了死区更新逻辑，使得每一次的死区迭代更为合理。解决了现有技术中存在的死区的设置不够灵活、自适应能力不强的问题。

技术研发人员：韦庭,孟凡鹏,梁东,李思琪,陈骏杰,朱珊珊
受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13