一種llc諧振變換器的限流方法及電路的制作方法
【技術領域】
[OOOU 本發明屬于DC/DC變換器技術領域，更具體地，設及一種LLC諧振變換器的限流電 路。
【背景技術】
[0002] 高效率、高功率密度、高可靠性一直是開關電源產品的發展方向，LLC諧振變換器 可實現輸入橋式開關管的零電壓開通，輸出整流二極管的零電流關斷，可工作在高頻狀態 下，因此其具有效率高，體積小，電磁兼容性好等優點，近年來受到廣泛關注。
[0003] 通常情況下，LLC諧振變換器在啟動過程存在諧振電流沖擊的問題，常用的LLC主 電路控制方法采用了變頻啟動方式來限制啟動諧振電流，即從特定的高開關頻率W指數曲 線下降到額定工作頻率。當輸出電壓進入穩態后，軟啟動電路將不再工作，在發生負載突 變，尤其是突加阻容性負載，將再次出現諧振電流沖擊導致過流保護誤觸發的問題。因此， 需要增加諧振電流過載檢測，在諧振電流增大到某一個限值時，再次觸發軟啟動過程來限 制諧振電流，但是由于其觸發機制是基于電流檢測的滯后調節，反應速度較慢，仍存在一定 的電流沖擊，當調節速度過慢時，仍有可能導致過流保護誤觸發。另外，諧振電流檢測電路 通常采用分流電路或互感器配合整流電路，實現交流諧振電流到直流采樣值的轉換，采樣 電路的輸出含有較大的開關頻率尖刺，干擾較大，對于采樣濾波要求很高。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的W上缺陷或改進需求，本發明提供了一種LLC諧振變換器的調頻 限流方法及電路，有效解決了現有技術中LLC諧振變換器在突加阻容性負載時調頻速度 慢，諧振電流沖擊偏大的問題。該調頻限流方法響應速度快，限流效果好，干擾小，且實現電 路結構簡潔，成本低，易于集成到控制巧片中。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供了一種LLC諧振變換器的調頻限流方法，LLC諧振變 換器的運行包括正常閉環控制和調頻限流控制兩種工況，包括如下步驟：
[0006] (1)實時采集輸出電壓，并對所述輸出電壓V。與指令電壓V uf的差進行PI調節后 輸出開關頻率控制量fm;
[0007] (2)正常閉環控制步驟：
[0008] 正常工作時，根據所述開關頻率控制量fm對輸出電壓V。進行閉環調節；
[0009] (3)調頻限流控制步驟：
[0010] 當突加阻容性負載使得輸出電壓V。大幅跌落時，所述開關頻率控制量fm大幅減 小，當所述開關頻率控制量fm低于頻率比較闊值f mi。時，通過在所述開關頻率控制量f m上 疊加一個隨時間衰減的頻率調節量Af來限制諧振電流的過沖；
[0011] 并判斷調頻后所述輸出電壓V。是否重新上升到接近正常值，若是，則進入步驟 (4);若否，則繼續在所述開關頻率控制量fm上疊加頻率調節量Af;
[001引其中，假定PI調節輸出的頻率控制量fm的正常工作范圍為[f ml, fm2]，當輸出電壓 突然跌落時，PI調節輸出快速飽和，輸出fm= f m。，則頻率比較闊值fmi。應滿足f
[0013] (4)所述開關頻率控制量fm逐漸增加，當所述開關頻率控制量fm高于頻率比較闊 值fmi。時，返回至步驟（2)。
[0014] 優選地，所述步驟（2)中，調頻環節所疊加的頻率調節量Af隨時間指數衰減或線 性下降，其表達式為Af = 或Af二fs(T-t)，T)，T稱為頻率衰減時間常 數，最終A f衰減到零。疊加后的初始時刻，開關頻率控制量變成（fm+f。)，隨時間逐漸衰減 后，開關頻率控制量最終變回fm。
[0015] 優選地，所述步驟（2)中，所述頻率調節量fg及頻率衰減時間常數T與LLC主電 路的諧振回路的電流過沖值存在單調的反比例關系，頻率調節量fg越大，或頻率衰減時間 常數T越大，則諧振回路的電流過沖值越小。頻率調節量f。及頻率衰減時間常數T選取 為不同的參數時，可W將諧振回路的諧振電流限制在不同的電流設定值內，實際參數選取 可根據電流設定值進行整定。
[0016] 本發明另外提供了一種LLC諧振變換器的限流電路，包括依次串聯連接的主電 路、閉環調節放大器和控制器，限流電路還包括串聯連接的比較觸發電路和電流注入電路， 比較觸發電路的輸入端連接至所述閉環調節放大器的輸出端，所述電流注入電路的輸出端 連接至所述控制器的輸入端；閉環調節放大器用于采集主電路的輸出電壓并根據主電路的 輸出電壓獲得頻率控制量，控制器根據頻率控制量輸出用于驅動主電路的開關管的驅動信 號；比較觸發電路用于將頻率控制量與設定的闊值電壓進行比較，并根據比較結果輸出用 于觸發或停止電流注入電路工作的控制信號；電流注入電路用于向控制器注入電流，并相 應地調節驅動信號的工作頻率。
[0017] 其中，假設閉環調節放大器的輸出電壓V。的正常工作范圍為（0. 4~0. 9) VCC，當 輸出電壓突然跌落時，閉環調節放大器的輸出電壓V。降低到零，則闊值電壓V mi。可設定為 (0. 2 ~0. 3)VCC。
[001引其中，比較觸發電路由比較器CMP、開關管Qs和分壓電阻R3、R繩成，電流注入電路 由時間常數調節電容Cl和放電電阻R2并聯后，再與限流電阻Ri、阻斷二極管化串聯組成。 分壓電阻串聯后接到電源VCC，形成比較闊值電壓Vmi。，送入比較器CMP的正輸入端，比較器 的負輸入端則連接到常規的閉環調節放大器中的輸出（即反饋光禪的發射極），比較器的 輸出端連接到電流注入電路的Ri、Cl相連節點上；電流注入電路由電源VCC進行供電，輸出 通過二極管化連接到LLC控制器的頻率控制引腳。此外，常規的閉環調節放大器的輸出同 樣連接到LLC控制器的頻率控制引腳。
[0019] 限流電路的工作過程為：比較觸發電路實時檢測閉環調節放大器的輸出電壓V。， 當發生突加阻容性負載使輸出電壓V。跌落，閉環調節放大器的輸出電壓V。隨著跌落，V。低 于比較闊值Vmi。時，比較器CMP輸出低電平使立極管Qs截止，電流注入電路開始工作，往化C 控制器的頻率控制引腳注入一個隨時間衰減的電流，從而調節開關頻率從高往低衰減，W 限制諧振電流過沖；當輸出電壓V。逐漸上升，閉環調節放大器的輸出電壓V。隨著上升，V。重 新高于比較闊值Vmi。時，比較器CMP輸出高電平使立極管Q 3飽和導通，拉低電流注入電路的 供電電壓，電流注入電路退出工作。
[0020] 優選地，電流注入電路采用阻容串聯回路實現了注入電流隨時間指數下降，其中 放電電阻R,遠大于限流電阻R 1，可化忽略，注入電流的表達式為J。 ?| (其中，VbASE為頻率控制引腳內部偏置電壓，Vd2為二極管D 2的壓降），注入電流與開關頻率 存在線性對應關系。
[0021] 優選地，電流注入電路中，初始注入電流4 S 及注入電流衰減時 間常數Ri。，與LLC主電路的諧振回路的電流過沖值存在單調的反比例關系。初始注入電 流及注入電流衰減時間常數越大，諧振回路的電流過沖值越小。
[0022] 優選地，通過選取Ri，可W設定初始注入電流，通過選取Ci，可W設定注入電流衰 減時間常數，Ri和C1的參數選取，可W根據諧振回路的電流過沖值的要求，利用工程整定法 來確定。
[0023] 優選地，所述的工程整定法，通過先假設一組Ri和C 1的參數，仿真或實驗測量化C 主電路諧振回路的電流過沖值，若過程值偏大，則增大Ri和C 1的參數，反之減小R 1和C 1的 參數，直到電流過沖值與設定值接近。
[0024] 總體而言，通過本發明所構思的W上技術方案與現有技術相比，選取閉環調節放 大器的輸出