LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路与流程

本发明属于电力电子领域，涉及一种谐振控制技术，特别涉及一种llc谐振控制电路及其控制方法和llc谐振变换电路。

背景技术：

1、提升电源系统功率密度和效率一直是电源系统的重要研究方向。采用开关电源并提升开关频率是其中的方法之一，但是频率的提升也会影响开关损耗。因此，软开关技术被采用于高频开关电源系统。llc谐振变换器利用谐振特性使开关工作于软开关状态，同时具有高频的特性，因此具有较高的电源系统功率密度和效率。

2、如图1所示，llc谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组。原边电路包括谐振控制电路和谐振电路。谐振控制电路通过反馈信号fb、软启动信号ss实现谐振控制，并由反馈电压vfb和软启动电压vss两者中较小的值作为闭环控制的主导。以压控振荡器(简称vco)为例，驱动第一开关管q1的驱动信号为第一驱动信号gh，驱动第二开关管q2的驱动信号为第二驱动信号gl，这两个驱动信号的开通时间是由反馈电压vfb和软启动电压vss所决定的。

3、图2反映的是不同反馈信号fb、软启动信号ss的值时压控振荡器所控制的第一开关管q1和第二开关管q2所分别对应的两个驱动信号的脉宽。图3为振荡控制信号取值的曲线示意图，压控振荡器根据软启动电压vss和反馈电压vfb的大小关系来选择振荡控制信号的取值，从而控制驱动信号的脉宽。如图2和图3所示，在启动过程中，软启动电压vss从0开始逐渐升高。当软启动电压vss小于反馈电压vfb时(例如图3中的t0时刻前)，压控振荡器受软启动电压vss控制，即为软启动控制过程。具体的，压控振荡器根据软启动电压vss分别控制第一开关管q1和第二开关管q2两者的驱动信号的脉宽。当软启动电压vss大于反馈电压vfb时(例如图3中的t0时刻后)，压控振荡器受反馈电压vfb控制，即为环路闭环控制。具体的，压控振荡器根据反馈电压vfb分别控制第一驱动信号的脉宽和第二驱动信号的脉宽。由于软启动控制电压vss达到最大值(例如3.5v)后，反馈电压vfb始终低于软启动电压vss，因此软启动完成后软启动电压vss不再参与控制，系统始终由反馈电压vfb控制。

4、如图4所示，当llc谐振变换电路处于稳态工作时(即t1-t2阶段)，第一驱动信号gh的脉宽和第二驱动信号gl的脉宽受反馈电压vfb控制。当突然加负载至过载或断路时(t2时刻时)，由于谐振腔电流上升，使谐振腔采样电流信号cs超过过流阈值电压vocp_h，因此谐振控制电路提前关断第一开关管q1，使第一驱动信号gh的脉宽变短，而对应于第二开关管q2的第二驱动信号gl的脉宽依然由反馈信号vfb控制，由此造成系统半边触发过流保护ocp，另一半边未触发过流保护ocp，上下半桥不对称。类似的，某些情况下也可能触发第二开关管的过流保护，使第二驱动信号gl的脉宽变短。上下半桥不对称会导致一系列的问题，具体如下：(1)导致谐振电容电压中心值偏离，可能使谐振电容峰值电压增加，造成过压损坏；(2)导致系统负载能力下降，当过载电流切换回满载电流时，依然无法恢复带载能力；(3)容易造成未触发过流保护ocp的开关管(例如图4情况下的第二开关管)更容易进入容性区工作，降低系统可靠性。

5、有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，用于解决上述至少部分问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种llc谐振控制电路及其控制方法和llc谐振变换电路。

2、根据本发明的一个方面，公开了一种llc谐振控制电路，llc谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，llc谐振控制电路包括：

3、判别电路，其输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及

4、振荡电路，其输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。

5、作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。

6、作为其中的一种实施方式，判别电路包括：

7、充放电控制电路，其输入端用以获取谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，充放电控制电路生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电；以及

8、充放电电路，其第一端耦接振荡控制信号端，其第二端用以接收充放电控制信号，用于根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。

9、作为其中的一种实施方式，振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。

10、作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：

11、第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；

12、第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；

13、第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；

14、非门，其输入端耦接第一或门的输出端；

15、第二或门，其第一输入端用以接收第一驱动信号，其第二输入端用以接收第二驱动信号；

16、下降沿触发电路，其输入端耦接第二或门的输出端，用于生成触发信号；

17、与门，其第一输入端耦接非门，其第二输入端耦接下降沿触发电路；以及

18、触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其复位端耦接与门的输出端，其输出端输出充放电控制信号。

19、作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：

20、第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；

21、第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；

22、第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；

23、触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其输出端输出充放电控制信号；以及

24、延迟电路，其输入端耦接触发电路的输出端，其输出端耦接触发电路的复位端。

25、作为其中的一种实施方式，充放电电路包括：

26、第一电流源，其第一端耦接预设电压，其第二端耦接振荡控制信号端；

27、第一开关，其第一端耦接振荡控制信号端，其控制端用以接收充放电控制信号；以及

28、第二电流源，其第一端耦接第一开关的第二端，其第二端耦接地。

29、作为其中的一种实施方式，振荡电路根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。

30、作为其中的一种实施方式，判别电路包括赋值电路，赋值电路用于当触发软过流保护时，基于当前振荡控制信号的值对振荡控制信号进行递减式赋值以降低驱动信号的脉宽。

31、作为本发明的另一方面，公开了一种llc谐振变换电路，llc谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组，原边电路包括如上任一项所述的llc谐振控制电路。

32、作为本发明的又一方面，公开了一种llc谐振控制方法，llc谐振控制方法用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，llc谐振控制方法包括：

33、获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，并根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及

34、根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。

35、作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。

36、作为其中的一种实施方式，根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽的步骤具体包括：

37、根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电，从而调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；其中，充放电电路耦接振荡控制信号端；以及

38、获取充放电控制信号，并根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。

39、作为其中的一种实施方式，振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。

40、作为其中的一种实施方式，根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。

41、本发明提出了一种llc谐振控制电路及其控制方法和llc谐振变换电路。其中，llc谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，llc谐振控制电路包括判别电路和振荡电路。判别电路的输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，判别电路用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。振荡电路的输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，振荡电路用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。本发明提出的一种llc谐振控制电路及其控制方法和llc谐振变换电路，使半桥的上下管驱动对称，提高了系统的可靠性。