谐振转换器的软启动制造技术

一种谐振转换器的启动电路，其被布置为，使得：在谐振转换器启动期间，启动电路提供驱动信号，该驱动信号要被应用至谐振转换器的开关晶体管，并且该驱动信号具有可变占空比和可变频率。一种转换器，包括：电压源；与电压源相连的电容器；与电压源相连的第一开关晶体管；与电容器相连的变压器；以及根据本发明专利技术的另一优选实施例的布置为在转换器的启动期间用驱动信号来驱动第一开关晶体管的启动电路。一种用于包括第一开关晶体管的谐振转换器的启动方法，包括：以可变占空比和可变频率来驱动第一开关晶体管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及直流到直流转换器。更具体地，本专利技术涉及谐振型直流到直流转换器。
技术介绍
Sun等人(U.S.8,018,740)教导了在LLC谐振转换器的启动期间用固定频率和可变占空比的操作模式来操作LLC谐振转换器。Sun等人的LLC谐振转换器一完成启动(例如，当在与LLC谐振转换器的输出相连的负载处达到预定电压时)就切换至可变频率和固定占空比的操作模式。也就是说，在启动期间，Sun等人的LLC谐振转换器以脉冲宽度调制(PWM)模式来操作，使得仅占空比是受控制的而谐振转换器的频率保持固定，然后在启动之后切换至脉冲频率调制(PFM)模式。因此，在Sun等人的方案中需要精确的控制来确定从PWM模式向PFM模式切换的阈值，这需要由(例如)数字控制器提供的复杂的控制方案。此外，常规PFM控制器不支持Sun等人的方案所需的对LLC谐振转换器的控制。在谐振转换器(例如具有PFM控制的LLC转换器)的启动期间，会发生以下问题。谐振转换器的输出电压会在启动谐振转换器的数百微秒内突然达到它的最大值。由于谐振转换器的负载通常是电容性的，如果谐振转换器的电压突然达到它的最大值，则在谐振转换器的输出处会发生大的涌入(inrush))电流。此外，谐振转换器的电压突然达到它的最大值会导致谐振转换器的输出处的电压过冲。大的涌入电流和电压过冲会损坏谐振转换器和负载二者。谐振转换器的输出电压过冲会超过期望的规定值。输出电容器中的大的涌入电流会降低组件(例如输出电容器、谐振转换器的开关单元、谐振转换器的电流变压器、和用于检测谐振电流的电容器)的寿命。此外，大的涌入电流还会损坏与转换器的输出相连的负载。过流保护(OCP)可以由启动瞬态(transient)来激活。除非谐振转换器的切换频率会变得非常高，在轻负载处由于突发模式(即，对于特定的时间段，谐振转换器快速开启和关闭)在谐振转换器的输出端会出现大的纹波(ripple)电压。例如，如果正常操作频率是约200kHz，则在轻负载处操作频率会达到约800kHz。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术的优选实施例提供一种启动电路，所述启动电路提供驱动信号，所述驱动信号要被应用于谐振转换器的开关晶体管，并且所述驱动信号具有可变占空比和可变频率。根据本专利技术的优选实施例的一种谐振转换器的启动电路被布置为，使得：在谐振转换器启动期间，所述启动电路提供驱动信号，所述驱动信号要被应用至谐振转换器的开关晶体管，并且所述驱动信号具有可变占空比和可变频率。在谐振转换器的启动期间，优选地增加占空比并且优选地降低频率。初始地，频率优选地被设置为谐振转换器的最大频率并且占空比优选地被设置为谐振转换器的最小占空比。优选地，利用压控振荡器来确定驱动信号的频率，所述压控振荡器输出具有依赖于输入电压的频率的信号。优选地，通过比较来自谐振转换器的反馈信号和锯齿信号来确定驱动信号的占空比。优选地，所述锯齿信号包括线性或指数上升的斜坡。优选地，所述启动电路还包括：被布置为提供锯齿信号的电流源、电容器和晶体管。优选地，反馈信号和锯齿信号的比较包括滞后(hysteresis)。优选地，通过比较斜坡信号和锯齿信号来确定驱动信号的占空比。优选地，所述斜坡信号是下斜坡信号或上斜坡信号。根据本专利技术的优选实施例的转换器，包括：电压源；与电压源相连的电容器；与电压源相连的第一开关晶体管；与电容器相连的变压器；以及根据本专利技术的另一优选实施例的布置为在转换器的启动期间用驱动信号来驱动第一开关晶体管的启动电路。优选地，所述转换器还包括第二开关晶体管。优选地，所述启动电路还被布置为在转换器的启动期间驱动第二开关晶体管。根据本专利技术的优选实施例的一种用于包括第一开关晶体管的谐振转换器的启动方法，包括：用可变占空比和可变频率来驱动第一开关晶体管。优选地，所述方法还包括：初始地，将占空比设置为谐振转换器的最小占空比，以及将频率设置为谐振转换器的最大频率；以及然后在启动期间，增加占空比并降低频率。优选地，所述方法还包括：通过改变压控振荡器的电压输入来确定驱动信号的频率。优选地，所述方法还包括：通过比较来自谐振转换器的反馈信号和锯齿信号，或通过比较斜坡信号和锯齿信号来确定驱动信号的占空比。优选地，所述谐振转换器还包括第二开关晶体管。优选地，所述方法还包括：用可变占空比和可变频率来驱动第二开关晶体管。根据以下对本专利技术的优选实施例的详细说明，并参照所附附图，本专利技术的以上的和其他的特征、单元、特性、步骤和优点将变得更加明显。附图说明图1是半桥LLC谐振转换器的电路图。图2A示出了上侧开关Q1和下侧开关Q2的可变频率、可变占空比驱动信号。图2B示出了仅下侧开关Q2的可变频率、可变占空比驱动信号。图2C示出了仅上侧开关Q1的可变频率、可变占空比驱动信号。图3是针对上侧和下侧驱动信号二者的可变频率和可变占空比控制电路的电路图。图4示出了图3的锯齿信号、反馈信号和驱动信号。图5是针对上侧驱动信号的可变频率和可变占空比控制电路的电路图。图6是针对下侧驱动信号的可变频率和可变占空比控制电路的电路图。图7是针对上侧和下侧驱动信号二者的具有滞后的可变频率和可变占空比控制电路的电路图。图8是仅针对具有高到低斜坡信号的一侧的可变频率和可变占空比控制电路的示例的电路图。图9示出了图8的锯齿信号、高到低斜坡信号和驱动信号。图10是仅针对具有低到高斜坡信号的一侧的可变频率和可变占空比控制电路的示例的电路图。图11示出了图10的锯齿信号、低到高斜坡信号和驱动信号。具体实施方式图1-11中示出了本专利技术的优选实施例。本专利技术的优选实施例提供用于可变频率谐振转换器的软启动控制方案，以改进在传统谐振转换器的启动期间发生的上述问题。根据本专利技术的优选实施例的软启动控制方案包括：在谐振转换器的启动期间的可变占空比和可变频率。在根据本专利技术的优选实施例的软启动控制方案中，在谐振转换器的启动的开始时，谐振转换器以最大的切换频率和最小占空比来操作。在谐振转换器的启动开始之后，切换频率逐渐降至它的最小值而占空比逐渐增加至它的最大值。由于谐振转换器的输出电压在启动期间用相对较长的时间(与使用软启动控制方案的常规谐振转换器相比)单调递增，将减轻上述在常规谐振转换器的启动期间发生的上述问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐振转换器的启动电路，被布置为，使得：在所述谐振转换器的启动期间，所述启动电路提供驱动信号，所述驱动信号要被应用至所述谐振转换器的开关晶体管，并且所述驱动信号具有可变占空比和可变频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.09 US 61/724,4641.一种谐振转换器的启动电路，被布置为，使得：在所述谐振转
换器的启动期间，所述启动电路提供驱动信号，所述驱动信号要被应
用至所述谐振转换器的开关晶体管，并且所述驱动信号具有可变占空
比和可变频率。
2.根据权利要求1所述的启动电路，其中，在所述谐振转换器的
启动期间，占空比被增大并且频率被降低。
3.根据权利要求1所述的启动电路，其中，初始时，频率被设置
为所述谐振转换器的最大频率，而占空比被设置为所述谐振转换器的
最小占空比。
4.根据权利要求1所述的启动电路，其中，利用压控振荡器来确
定所述驱动信号的频率，所述压控振荡器输出具有依赖于输入电压的
频率的信号。
5.根据权利要求1所述的启动电路，其中，通过比较来自所述谐
振转换器的反馈信号和锯齿信号来确定所述驱动信号的占空比。
6.根据权利要求5所述的启动电路，其中，所述锯齿信号包括线
性或指数上升的斜坡。
7.根据权利要求5所述的启动电路，还包括：被布置为提供所述
锯齿信号的电流源、电容器和晶体管。
8.根据权利要求5所述的启动电路，其中：所述反馈信号和所述
锯齿信号的比较包括滞后。
9.根据权利要求1所述的启动电路，其中：通过比较斜坡信号和
锯齿信号来确定所述驱动信号的占空比。
10.根据权利要求9所述的启动电路，其中：所述斜坡信号是下斜
坡信号。
11.根据权利要求9所述的启动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾汉吉尔·阿夫沙里安，原隆志，卡迈勒吉特·坦迪，杨志华，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP