一种谐振变换器的控制方法、控制装置、介质、处理器及开关电源与流程

本发明涉及开关变换器，特别涉及一种谐振变换器的控制方法、控制装置、介质、处理器及开关电源。

背景技术：

1、随着电力电子技术的快速发展，开关变换器应用越来越广泛。人们对开关变换器提出了更多要求：高功率密度、高可靠性、高效率、宽增益范围等。谐振变换器因其高效率、软开关、以及能够做到更高的功率密度等优势而受到业内人士的青睐。

2、针对输出电压增益调节，第一种常规的控制方法为改变谐振变换器的开关频率，当增益调节范围较宽时，开关频率需要在很宽的范围内变化，当频率太低时，很难实现零电压开通，当频率太高时，很难实现零电流关断；同时，较宽的变频范围给变压器等磁性器件的设计和电路控制都带来了极大的困难。

3、另外一种常用的控制方法为定频移相控制，由于工作频率固定，因而便于磁性元件设计，但是为了实现宽增益范围调节，需要电路在较大的移相角下工作，又会导致移相电路中的滞后桥臂难以实现软开关，所以在这种控制方式下，为了满足在最大移相角下滞后桥臂可以实现软开关的需求，移相角就会受到限制，进而导致传统定频移相控制的谐振变换器增益范围受限。

4、在宽增益应用场合下，为了使谐振变换器在软开关范围内高效运行，文献《全桥llc谐振变换器的混合式控制策略》采用了变频+移相混合控制策略，通过缩小移相控制阶段下的降增益调节范围，使得谐振变换器实现低压下的软开关性能，并采用变频移相混合控制实现2倍的增益电压范围；然而，在低增益运行工况下，变换器仍然工作在移相控制模式下，设谐振变换器的输出电压为vo，原副边匝比为n，开关周期为ts，励磁电感为lm，励磁电感的最大励磁电流为原边开关管的最大关断电流ioff，根据谐振变换器关断电流表达式可知，此时原边开关管关断电流小，死区时间内难以完成对开关管寄生电容的充放电，原边开关管失去软开关特性，会降低谐振变换器的效率。

5、总之，当谐振变换器应用于宽增益范围场合下时，电路由于难于实现软开关特性而不能兼顾高效率和宽增益的特点。因此，针对如何提高谐振变换器的增益调节范围，同时保证变换器的软开关特性方面的研究，还有待进一步探索。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题是：提出一种谐振变换器的控制方法、控制装置、介质、处理器及开关电源，在保证原副边开关管软开关特性前提下，实现更宽的输出电压增益调节范围。

2、作为本发明的第一个方面，所提供的谐振变换器的控制方法的实施例技术方案如下：

3、一种谐振变换器的控制方法，所述谐振变换器包括原边逆变桥臂，所述谐振变换器的副边整流开关管为有源开关管，其中，所述谐振变换器的控制方法包括：将所述谐振变换器原边逆变桥臂输出电压与所述谐振变换器变压器原边绕组两端电压叠加后的电压作用于谐振支路，使得所述谐振支路两端的电压高于所述谐振变换器原边逆变桥臂输出电压，实现所述谐振变换器增益的调节。

4、优选地，所述控制方法为在所述谐振变换器各工作周期包括如下步骤：

5、(1)获取所述谐振变换器的第一增益，所述第一增益为所述谐振变换器需要的增益；

6、(2)依据所述第一增益控制所述副边整流开关管的导通占空比，进而控制所述谐振变换器原边逆变桥臂输出电压与所述谐振变换器变压器原边绕组两端电压叠加后的电压作用于所述谐振支路的时间，使得所述谐振变换器的副边整流开关管的导通占空比随所述第一增益增加而增加、随所述第一增益的减小而减小，从而所述谐振变换器的实际增益会调节至所述需要的增益。

7、进一步地，所述原边逆变桥臂中的各对对角开关管的导通时刻与所述谐振变换器变压器副边绕组连接支路对应的整流开关管的导通时刻一致。

8、优选地，所述谐振变换器的副边整流开关管的工作频率为所述谐振变换器原边开关管的工作频率，或者所述谐振变换器的副边整流开关管的工作频率等于所述谐振变换器原边开关管工作频率的两倍。

9、进一步地，当所述副边整流开关管的工作频率等于所述谐振变换器原边开关管的工作频率时，所述副边整流开关管在一个周期内导通一次，用于实现所述谐振变换器的增益调节；当所述副边整流开关管的工作频率等于所述谐振变换器原边开关管工作频率的两倍时，所述副边整流开关管在一个周期内导通两次，第一次导通用于实现调节所述谐振变换器的增益，第二次导通用于实现所述副边整流开关管的同步整流功能。

10、进一步地，与变频控制相结合，形成混合控制方案，使得所述谐振变换器的副边有源开关管处于临界电流连续导通模式。

11、进一步地，在确定的负载下，对所述副边整流开关管的导通占空比和所述第一增益采用多项式进行拟合，控制所述副边整流开关管的导通占空比随所述第一增益进行变化。

12、作为本发明的第二个方面，所提供的谐振变换器的控制装置的实施例技术方案如下：

13、一种谐振变换器的控制装置，所述谐振变换器的副边整流开关管为有源开关管，其中，所述控制装置包括如下模块：

14、判断模块，用于判断所述谐振变换器是否需要调节增益；

15、处理模块，用于在所述谐振变换器需要调节增益时，将所述谐振变换器原边逆变桥臂输出电压与所述谐振变换器变压器原边绕组两端电压叠加后的电压作用于谐振支路，使得所述谐振支路两端的电压高于所述谐振变换器原边逆变桥臂输出电压，实现所述谐振变换器增益的调节。

16、作为本发明的第三个方面，所提供的一种计算机可读存储介质的实施例如下：

17、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行上述第一个方面中任意一项所述控制方法。

18、作为本发明的第四个方面，所提供的一种处理器的实施例如下：

19、一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述第一个方面中任意一项所述控制方法。

20、作为本发明的第五个方面，所提供的一种开关电源的实施例如下：

21、一种开关电源，包括谐振变换器，所述谐振变换器的副边整流开关管为有源开关管，所述谐振变换器由上述第二个方面所述谐振变换器的控制装置控制。

22、本发明依据第一增益控制副边整流开关管的导通占空比，使得谐振电感与谐振电容构成的谐振支路两端的电压高于原边逆变桥臂输出电压，进而控制谐振变换器原边逆变桥臂输出电压与变压器原边两端电压叠加后的电压作用于谐振支路的时间，在该时间段内，谐振支路上的谐振电感处于储能状态，作用为升压电感，具备升压的作用，从而使得谐振变换器的副边整流开关管的导通占空比随第一增益增加而增加、随第一增益的减小而减小，从而谐振变换器的实际增益会调节至所述需要的增益，较现有技术具有如下有益效果：

23、(1)谐振电感与谐振电容构成的谐振支路两端的电压高于原边逆变桥臂输出电压，使得谐振支路的谐振电感作用为升压电感，从而所述谐振变换器具备宽增益调节能力；

24、(2)仅通过控制副边整流开关管的导通占空比即可实现谐振支路两端的电压高于原边逆变桥臂输出电压，从而实现增益调节，控制方案简单易行，适用于宽电压应用场合；

25、(3)通过控制副边整流开关管的导通占空比实现增益调节，谐振变换器工作在谐振频率附近，便于优化电感、变压器等磁性器件的设计，有利于开关电源的高功率密度设计应用；

26、(4)控制谐振电感与谐振电容构成的谐振支路两端的电压高于原边逆变桥臂输出电压的同时，通过第二次导通副边整流开关管，可以实现副边整流开关管的同步整流控制，进一步提升变换器效率。