一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法及系统，其中，驱动方法包括：获取谐振电容电压、输入电压和输出电压；根据输入电压和输出电压获取第一电压信号和第二电压信号；将第一电压信号和谐振电容电压、第二电压信号和谐振电容电压分别进行积分运算；将第一电压积分信号和第一电容积分信号进行比较，若第一电压积分信号大于第一电容积分信号，且第一功率开关管为导通状态，则第一整流开关管导通；将第二电压积分信号和第二电容积分信号进行比较，若第二电容积分信号大于第二电压积分信号，且第二功率开关管为导通状态，则第二整流开关管导通。本发明专利技术提供的技术方案，可获取损耗低、体积小、电路简单的同步整流驱动方式。电路简单的同步整流驱动方式。电路简单的同步整流驱动方式。

【技术实现步骤摘要】
一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法及系统


[0001]本专利技术涉及开关电源电子
，尤其涉及一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法及系统。

技术介绍

[0002]开关电源广泛应用于计算机、通信、电动汽车、航空航天等领域，高频、高效率、高功率密度已经成为电源变换器的重要发展方向。在低压大电流的应用场合，采用低导通电阻的MOSFET代替二极管进行同步整流，可以有效降低整流损耗，进一步提升电源系统的效率。
[0003]目前针对LLC谐振变换器的同步整流驱动技术，应用较多的是电流型同步整流驱动电路和电压型同步整流驱动电路。其中电流型同步整流驱动电路，通常检测次级MOSFET漏极电流，由于需要采用电流互感器，导致变换器的损耗和体积很难进一步优化；而电压型同步整流驱动电路通常检测次级MOSFET源漏两端电压，虽然减小了检测电路的损耗和体积，但其对寄生参数和噪声的影响较为敏感，高频情况下可靠性变差，并且在轻载模式下存在占空比丢失的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法及系统，以提供一种损耗低、体积小、电路简单的同步整流驱动方式。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法，所述LLC谐振变换器包括输入直流电源、开关网络、谐振网络、变压器、同步整流网络和输出滤波网络；所述开关网络包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述输入直流电源的正极与所述第一功率开关管的第一端连接；所述第一功率开关管的第二端与所述第二功率开关管的第一端连接；所述第二功率开关管的第二端与所述输入直流电源的负极连接；所述谐振网络包括串联连接的谐振电感、励磁电感和谐振电容；所述谐振网络设置有所述谐振电感的一端与所述第一功率开关管的第二端电连接；所述谐振电容设置有所述谐振电容的一端与所述输入直流电源的负极电连接；所述励磁电感与所述变压器的初级线圈并联连接；所述同步整流网络包括第一整流开关管和第二整流开关管；所述第一整流开关管的第一端与所述变压器的次级线圈的第二端连接；所述第一整流开关管的第二端与所述输出滤波网络的负极连接；所述第二整流开关管的第一端与所述变压器的次级线圈的第一端连接；所述第二整流开关管的第二端与输出滤波网络的负极连接；所述变压器的中间端与所述输出滤波网络的正极连接；所述LLC谐振变换器同步整流驱动方法，包括：获取谐振电容电压、输入直流电源输入的输入电压和所述输出滤波网络输出的输出电压；根据所述输入电压、所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第一电压信号；根
据所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第二电压信号；将所述第一电压信号通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电容积分信号；将所述第二电压信号通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电容积分信号；将第一电压积分信号和第一电容积分信号进行比较，若所述第一电压积分信号大于所述第一电容积分信号，且第一功率开关管为导通状态，则第一整流开关管导通；将第二电压积分信号和第二电容积分信号进行比较，若所述第二电容积分信号大于所述第二电压积分信号，且所述第二功率开关管为导通状态，则所述第二整流开关管导通。
[0006]第二方面，本专利技术实施例提供了一种LLC谐振变换器同步整流驱动系统，适用于本专利技术任意实施例通过的LLC谐振变换器同步整流驱动方法，包括：电压检测模块，用于获取谐振电容电压、输入直流电源输入的输入电压和输出滤波网络输出的输出电压；并根据所述输入电压、所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第一电压信号；根据所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第二电压信号；电压积分模块，用于将所述第一电压信号通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电容积分信号；将所述第二电压信号通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电容积分信号；积分比较模块，用于将第一电压积分信号和第一电容积分信号进行比较，若所述第一电压积分信号大于所述第一电容积分信号，且第一功率开关管为导通状态，则第一整流开关管导通；将第二电压积分信号和第二电容积分信号进行比较，若所述第二电容积分信号大于所述第二电压积分信号，且所述第二功率开关管为导通状态，则所述第二整流开关管导通。
[0007]本专利技术中，首先采集谐振电容电压、输入直流电源输入的输入电压和所述输出滤波网络输出的输出电压，并通过上述电压值各自进行积分运算，并将积分运算结果进行对比，并结合第一功率开关管和第二功率开关管的开关状态，对第一整流开关管和第二整流开关管的导通状态进行控制。本实施例中的同步整流驱动方式能够在正确的时间开启和关断整流开关管，进一步提升LLC变换器的效率和功率密度，具有更好的同步整流效果，并使LLC谐振变换器能够承载更高的电流。此外，相对于二极管整流的策略，本专利技术在低电压或高电流时刻有效降低效率损失和热应力。需要注意的是，本实施例在整流过程中，没有通过测量电流进行整流控制，从而不需设置电流互感器，有利于减低LLC谐振变换器的损耗和体积，并且本实施例没有通过测量整流开关管两端的电压进行整流控制，有效避免轻载模式下的占空比丢失问题。综上，本专利技术中的同步整流驱动方式损耗低、体积小、电路简单且准确率高。
附图说明
[0008]图1为本专利技术实施例提供的一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的LLC谐振变换器在第一阶段的等效电路模型；
图4为本专利技术实施例提供的LLC谐振变换器在第二阶段的等效电路模型；图5为本专利技术实施例提供的LLC谐振变换器在第三阶段的等效电路模型；图6为本专利技术实施例提供的LLC谐振变换器在第四阶段的等效电路模型；图7为本专利技术实施例提供的LLC谐振变换器同步整流驱动方法的时序图；图8为本专利技术实施例提供的一种LLC谐振变换器同步整流驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
[0009]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0010]本专利技术实施例提供了一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法，LLC谐振变换器包括输入直流电源、开关网络、谐振网络、变压器、同步整流网络和输出滤波网络；开关网络包括第一功率开关管和第二功率开关管，输入直流电源的正极与第一功率开关管的第一端连接；第一功率开关管的第二端与第二功率开关管的第一端连接；第二功率开关管的第二端与输入直流电源的负极连接；谐振网络包括串联连接的谐振电感、励磁电感和谐振电容；谐振网络设置有谐振电感的一端与第一功率开关管的第二端电连接；谐振电容设置有谐振电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LLC谐振变换器同步整流驱动方法，其特征在于，所述LLC谐振变换器包括输入直流电源、开关网络、谐振网络、变压器、同步整流网络和输出滤波网络；所述开关网络包括第一功率开关管和第二功率开关管，所述输入直流电源的正极与所述第一功率开关管的第一端连接；所述第一功率开关管的第二端与所述第二功率开关管的第一端连接；所述第二功率开关管的第二端与所述输入直流电源的负极连接；所述谐振网络包括串联连接的谐振电感、励磁电感和谐振电容；所述谐振网络设置有所述谐振电感的一端与所述第一功率开关管的第二端电连接；所述谐振电容设置有所述谐振电容的一端与所述输入直流电源的负极电连接；所述励磁电感与所述变压器的初级线圈并联连接；所述同步整流网络包括第一整流开关管和第二整流开关管；所述第一整流开关管的第一端与所述变压器的次级线圈的第二端连接；所述第一整流开关管的第二端与所述输出滤波网络的负极连接；所述第二整流开关管的第一端与所述变压器的次级线圈的第一端连接；所述第二整流开关管的第二端与输出滤波网络的负极连接；所述变压器的中间端与所述输出滤波网络的正极连接；所述LLC谐振变换器同步整流驱动方法，包括：获取谐振电容电压、输入直流电源输入的输入电压和所述输出滤波网络输出的输出电压；根据所述输入电压、所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第一电压信号；根据所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第二电压信号；将所述第一电压信号通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第一积分电路进行积分运算，获取第一电容积分信号；将所述第二电压信号通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电压积分信号；将所述谐振电容电压通过第二积分电路进行积分运算，获取第二电容积分信号；将第一电压积分信号和第一电容积分信号进行比较，若所述第一电压积分信号大于所述第一电容积分信号，且第一功率开关管为导通状态，则第一整流开关管导通；将第二电压积分信号和第二电容积分信号进行比较，若所述第二电容积分信号大于所述第二电压积分信号，且所述第二功率开关管为导通状态，则所述第二整流开关管导通。2.根据权利要求1所述的LLC谐振变换器同步整流驱动方法，其特征在于，所述谐振网络的工作频率小于所述谐振网络的谐振频率。3.根据权利要求2所述的LLC谐振变换器同步整流驱动方法，其特征在于，根据所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第二电压信号，包括：获取第二电压信号Vp2=Vout
×
n(1+Lr1/Lm1)；其中n为所述变压器的初级线圈和次级线圈之间的匝数比；Lr1为谐振电感值；Lm1为励磁电感值；Vout为所述输出滤波网络输出的输出电压；根据所述输入电压、所述输出电压、励磁电感值和谐振电感获取第一电压信号，包括：获取第一电压信号Vp1=Vin
‑
Vout
×
n(1+Lr1/Lm1)；其中，Vin为所述输入直流电源输入的输入电压。4.根据权利要求3所述的LLC谐振变换器同步整流驱动方法，其特征在于，所述第一积分电路具体用于：在检测到所述第一功率开关管的控制端信号处于上升沿时，所述第一积分电路开始进行积分运算；在检测到所述第一功率开关管的控制端信号处于下降沿时，结束积分运算且
积分结果清零；在检测到所述第二功率开关管的控制端信号处于上升沿时，所述第二积分电路开始进行积分运算；在检测到所述第二功率开关管的控制端信号处于下降沿时，结束积分运算且积分结果清零。5.根据权利要求3所述的LLC谐振变换器同...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，赵一泽，王鑫，刘阔，王绍权，江浩，王磊，赵瑞华，宋学峰，杨鹏，潘海波，刘金，刘祯，董雪，
申请(专利权)人：三微电子科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：