專利名稱：諧振功率變換器的備用運(yùn)行的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源。特別是，本發(fā)明涉及一種諧振型電源的備用模式的運(yùn)行。
而且，本發(fā)明涉及幾乎沒(méi)有附加成本的諧振型電源的備用電源，其具有低功率損耗。
本發(fā)明特別涉及需要正常電源以及低功率備用模式的設(shè)備，例如消費(fèi)電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在使用諧振電源的諸如消費(fèi)或者辦公電子設(shè)備之類的大量應(yīng)用中，低功率備用(LPS)功能是相當(dāng)新的。在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于諧振型電源(典型為L(zhǎng)LC型變換器)的備用運(yùn)行已經(jīng)考察了幾種構(gòu)思。
在第一構(gòu)思中，電源接近它的空載點(diǎn)運(yùn)行。因此，對(duì)于諧振型電源在最大電源電壓的最大切換頻率的情況中，將仍然存在引起半橋和變壓器中損耗的相當(dāng)大的無(wú)功電流(尤其是在針對(duì)全球電源的設(shè)計(jì)中)。這種損耗將是由于在這種電源的驅(qū)動(dòng)器和變壓器中損耗的頻率相關(guān)性。在這種模式中的損耗可能是所需備用功率的幾倍。
在第二構(gòu)思中，諧振型電源以突發(fā)模式運(yùn)行來(lái)運(yùn)行。在這種情況中，周期性地完全切斷諧振型電源。在接通過(guò)程中，不能避免硬切換。另外，在突發(fā)模式運(yùn)行中的控制環(huán)僅在不能變換功率的時(shí)隙之后不久才鎖定。這進(jìn)一步降低了功率變換的效率，并且它需要更大的輸出濾波器。設(shè)計(jì)突發(fā)模式運(yùn)行將花費(fèi)相當(dāng)大的努力。
最后一個(gè)構(gòu)思需要附加變換器，該附加變換器僅在備用模式中是可運(yùn)行的。顯然，這帶來(lái)了附加的部件和成本。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包括備用電源和/或輕載運(yùn)行模式的諧振電源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種包括具有很少功率損耗的備用電源的諧振電源，其幾乎沒(méi)有任何附加成本并且易于設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可以以低負(fù)載驅(qū)動(dòng)并且顯示出大大降低的功率損耗的諧振電源。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種用于諧振電源的電源驅(qū)動(dòng)器集成電路，該諧振電源包括備用電源和/或輕載運(yùn)行模式。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有諧振電源的系統(tǒng)，該諧振電源包括備用電源。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種控制諧振電源的方法，該諧振電源包括備用電源和/或輕載運(yùn)行模式。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其它的目的，本發(fā)明人在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中提出一種諧振電源，該諧振電源以亞臨界模式(即遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于諧振頻率(f0))運(yùn)行，但是保持零電壓切換，因此切換實(shí)際上是無(wú)損耗的。避免了啟動(dòng)損耗，這在任何突發(fā)模式運(yùn)行中由于硬切換事件而將永久出現(xiàn)。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明人提出切斷一個(gè)或者多個(gè)輸出，同時(shí)保持備用模式的一個(gè)或者多個(gè)輸出(在具有至少兩個(gè)輸出的變換器的情況中)。這將節(jié)省諧振電源二次側(cè)的電源開(kāi)關(guān)。在相關(guān)專利申請(qǐng)中已經(jīng)描述了具有雙輸出控制的諧振電源(參見(jiàn)代理人案卷PHDE010138和PHDE010249)。
常規(guī)諧振電源設(shè)計(jì)主要是由在最大輸入電壓時(shí)空載或者輕載運(yùn)行來(lái)確定的。由于在所提出的亞臨界運(yùn)行模式中可輸送的功率同樣可以包含這樣的輕載運(yùn)行，所以變換器設(shè)計(jì)仍舊只是處理額定和峰值功率。這又導(dǎo)致簡(jiǎn)化的變壓器并最終導(dǎo)致逆變器電流降低。
根據(jù)下文所述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將是顯而易見(jiàn)的，并將參考所述實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行闡明。
參考附圖，現(xiàn)在將借助于實(shí)例來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1a示出具有不接地(左)和接地諧振電容器(右)的諧振電源的典型圖；圖1b示出在遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于諧振時(shí)運(yùn)行的諧振電源的(現(xiàn)有技術(shù))典型低負(fù)載(或者備用)波形；圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的組成塊；
圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方式以低于諧振頻率幾倍的亞臨界低負(fù)載(備用或者低負(fù)載)運(yùn)行的諧振電源的波形；圖3示出根據(jù)本發(fā)明在諧振電源的t0和t1之間圖2的波形細(xì)節(jié)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)半波整流輸出的諧振電源，其具有在備用模式中不需要輸出電源開(kāi)關(guān)的備用模式；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的正常和備用模式運(yùn)行的流程圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的備用模式運(yùn)行的流程圖；以及圖7示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的備用模式運(yùn)行切換的流程圖。
在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記是指相同的元件，或者是執(zhí)行基本上相同功能的元件。
具體實(shí)施例方式
這部分描述用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)說(shuō)明。
圖1a示出具有不接地(左)和接地諧振電容器(右)的諧振電源100。諧振電源100包括驅(qū)動(dòng)器/控制器102、半橋104、變壓器106和輸出/負(fù)載108。在電源100中，通過(guò)半橋104(具有S1，S2)形成逆變器，這是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，本發(fā)明還可以應(yīng)用于全橋變換器。全橋變換器對(duì)于需要較高輸出功率和/或通用電源輸入電壓的應(yīng)用可能是有利的。也可以采用其它結(jié)構(gòu)。
圖1b示出在諧振電源100的備用運(yùn)行時(shí)現(xiàn)有技術(shù)的特征波形。圖1b示出電容器(輸入)電流IC 152、反射的輸出電流Io(x 10)154、電容器電壓VC(粗體)156、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VS 158、驅(qū)動(dòng)器電壓VD1160和驅(qū)動(dòng)器電壓VD2 162。因?yàn)橹挥幸恍〔糠諭o被變換到輸出，所以大部分電容器電流IC是無(wú)功的。
圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的組成塊250。組成決250包括控制塊252(例如SBM控制備用模式控制)、驅(qū)動(dòng)器254和由半橋256(它包括開(kāi)關(guān)S1和S2、公共結(jié)構(gòu))形成的逆變器。代替半橋，全橋也是可能的，并且對(duì)于較高輸出功率和/或通用電源輸入電壓而言可能是有利的。
關(guān)于實(shí)施，塊的任何組合都可以形成單獨(dú)的IC(集成電路)。最優(yōu)選的解決方案將是控制塊252和驅(qū)動(dòng)器254的集成或者全部三個(gè)塊252、254和256的集成。這種IC優(yōu)選可以包括更多的功能，比如它自己的電源裝置、在正常運(yùn)行中的輸出電壓控制、過(guò)載保護(hù)(電壓、電流、功率、溫度)、電容模式保護(hù)等等。為了清楚的原因，僅僅示出了輸入和輸出信號(hào)以及用于控制塊252的信號(hào)處理塊。還可能為了其它功能而已經(jīng)采集了一些信號(hào)。例如，VC可以用于過(guò)功率保護(hù)。Vo(在諧振電源具有單個(gè)輸出情況中的輸出電壓)已經(jīng)通常用于輸出電壓控制。檢測(cè)信號(hào)VC和V-out并提供給控制塊252的方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
所提出的SBM尤其是指驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)諧振電源，正如用下面的附圖所示出和解釋的。在典型實(shí)施例中，在諧振電源的電路中不需要附加元件。
模式可以指示需要下列運(yùn)行之一a)備用，b)正常運(yùn)行。例如，兩種附加的可選運(yùn)行模式c)啟動(dòng)和d)輕載可以從VDC和/或V-out得到，或者還可以由模式信號(hào)來(lái)確定。
VC被用于監(jiān)視諧振電源的過(guò)渡狀態(tài)，以便確定切換次數(shù)。盡管檢測(cè)諧振電容器的電壓或許是最廉價(jià)的方式，但是可選地測(cè)量電容器的電流也是可能的。在這種解決方案的情況中，必須調(diào)整下述的信號(hào)處理VC的最大值轉(zhuǎn)變成IC的負(fù)零交叉，以及負(fù)值對(duì)應(yīng)于VC到IC的最小值的零交叉。
Vo是在諧振電源具有單個(gè)輸出的情況下的輸出電壓。在DOC(雙輸出控制)的情況中，Vo或者再次是單個(gè)輸出電壓(也就是提供備用的一個(gè))，或者V-out包括兩個(gè)輸出電壓Vo1和Vo2，它們是DOC的直接控制輸出電壓。后一選項(xiàng)用于啟動(dòng)和輕載模式。(控制器實(shí)際上需要的值而是控制誤差ΔVo＝Voref-Vo；因此通常不反饋Vo，而是反饋ΔVo)。
VDC最可能已經(jīng)是控制器/驅(qū)動(dòng)器IC的電源輸入。然而，它還可能用作用于啟動(dòng)模式的信號(hào)。
T-on是開(kāi)關(guān)S1的接通時(shí)間信號(hào)(由于門(mén)延遲和上升次數(shù)，所以實(shí)際的接通時(shí)間通常是不同的)。
T-off是開(kāi)關(guān)S2的接通時(shí)間信號(hào)。
T-d是所謂的靜寂(dead)時(shí)間，此時(shí)認(rèn)為沒(méi)有開(kāi)關(guān)是導(dǎo)通的。這三個(gè)參數(shù)是電源的控制變量。如果不需要SBM模式，上述的其它功能接管控制，或者在保護(hù)功能的情況中，它們可以同時(shí)有效。
圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的以低于諧振頻率幾倍的亞臨界低負(fù)載(例如備用)運(yùn)行。圖2b示出電容器(輸入)電流IC 202、反射的輸出電流Io 204、電容器電壓VC(粗體)206、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VS 208、驅(qū)動(dòng)器電壓VD1 210和驅(qū)動(dòng)器電壓VD2 212。接通時(shí)間起到控制變量的作用。(例如)，僅僅在其峰值和零交叉方面參考電容器電壓VC，關(guān)斷時(shí)間(Toff)仍然安排用于半橋的零電壓切換。在圖2b中，對(duì)于相同的變換器和從應(yīng)用所提出的控制方案產(chǎn)生的相同的時(shí)間周期顯示對(duì)應(yīng)的電流和電壓波形。
圖3更詳細(xì)地示出圖2b的一個(gè)切換操作。圖3示出電容器(輸入)電流IC 302、反射的輸出電流Io 304、電容器電壓VC(粗體)306、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓VS 308、驅(qū)動(dòng)器電壓VD1 310和驅(qū)動(dòng)器電壓VD2 312。接通時(shí)間周期確定輸送給輸出的備用功率。當(dāng)Ton大于P時(shí)，輸出較大；反之亦然。因?yàn)門(mén)off使得能夠通過(guò)測(cè)量未達(dá)到給定閾值VC0th的VC0而只在維持ZVS的VC的負(fù)零交叉以及在給定最小所需感應(yīng)電流IC0時(shí)進(jìn)行切換。通過(guò)保持開(kāi)關(guān)S2閉合(VD2為高)和S1斷開(kāi)(VD1為低)來(lái)實(shí)現(xiàn)備用模式(SBM)，這導(dǎo)致了具有一定阻尼的LC振蕩器的波形。在該時(shí)間期間監(jiān)控電容器電壓VC。如果其峰值VC0由于阻尼而未達(dá)到給定閾值VC0th(在時(shí)間Toff0之后)，則一檢測(cè)到VC的下一負(fù)零交叉(在另一時(shí)間Toff1之后)就接通橋。以已知的方式調(diào)整靜寂時(shí)間。S1的接通時(shí)間Ton被用作控制SBM中的輸出電壓的變量，因?yàn)樗_定輸送給輸出端的能量。閾值VC0th對(duì)應(yīng)于電容器(輸入)電流IC的負(fù)峰值，并保證零電壓切換。它是由為開(kāi)關(guān)S1和S2指定的諧振電容器和輸出電容Coss確定的。
IC0可以用于啟動(dòng)所謂的軟切換或者更特殊的ZVS。這意味著，當(dāng)切換上/下開(kāi)關(guān)S1/S2時(shí)，在切換事件之前電流立即流過(guò)MOSFET的體二極管(或者固有的體二極管)(或者在雙極的情況中流過(guò)分立的二極管)。因此根據(jù)連接到開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的串聯(lián)電容器，電流IC必須顯示負(fù)/正號(hào)。由于開(kāi)關(guān)的寄生電容(所謂的Coss，或者輸出電容)，所以在正向偏置二極管之前，需要最小電流以對(duì)該電容進(jìn)行完全充電/放電。極限值是所需的電荷量。因此，最小電流依賴于靜寂時(shí)間和開(kāi)關(guān)的Coss特性。另一方面，為了限制以最大負(fù)載運(yùn)行時(shí)在開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的最大dvdt，有時(shí)甚至將附加的電容器并聯(lián)連接到開(kāi)關(guān)(緩沖器電容)。
VC0th控制暗示著，在輸出端需要極低功率的情況中(假如說(shuō)低于10mW)，可能將頻率(VC0th)降得太多，以至于在切換事件之前可能沒(méi)有剩下足夠的電流IC0以用于完整的ZVS。然而，這仍然比硬切換好。
在圖2b的例子中所提出的亞臨界模式中的切換頻率是1/(Ton+Toff)，大約為31kHz，這與在圖1b的現(xiàn)有技術(shù)中的350kHz相對(duì)。與圖1b中所示的常規(guī)(現(xiàn)有技術(shù))低負(fù)載運(yùn)行相比，在同一輸出功率的切換頻率已經(jīng)減少到小于9％，以及初級(jí)電流的rms值減少到35％。包括LLC變換器的諧振電源具有諧振頻率(或者所謂的“空載諧振”)f0＝1/(2 pi sqrt(C*(Ls1+Lm)))，其中C是諧振電容，Lm是互感，以及Ls1是初級(jí)串聯(lián)電感。如果負(fù)載電流是零，則諧振頻率(f0)是變換器的諧振(特征)頻率。正常運(yùn)行時(shí)的切換頻率總是大于f0(即超過(guò)臨界)，但是它取決于設(shè)計(jì)、規(guī)范和運(yùn)行條件。在高的耦合、增益和輸出功率的情況中，它可能接近于f0。在低的耦合、增益和輸出功率的情況中，它可能上升到比如說(shuō)10。在已知的啟動(dòng)控制方式中，啟動(dòng)切換頻率甚至可以高于額定最大正常(穩(wěn)態(tài))切換頻率的幾倍，這由最小輸出功率在最大輸入電壓時(shí)(即最小增益)給出。
SBM運(yùn)行頻率通常在f0之下。
在SBM中，利用小于負(fù)載諧振頻率的一半周期的脈沖來(lái)激勵(lì)變換器。在該脈沖之后，變換器或者立即以諧振頻率振蕩(在除了啟動(dòng)之外的所有情況中)，或者以負(fù)載諧振振蕩另外幾個(gè)周期，然后以空載諧振繼續(xù)振蕩。
由于SBM方法假定了適度阻尼的系統(tǒng)，所以在SBM切換事件之間的周期的數(shù)量可以是2到20(2指的是啟動(dòng)模式，其它的是4到20)。
在SBM中，只有在圖1a中變換器的一個(gè)輸出整流二極管是導(dǎo)通的，因?yàn)楦鶕?jù)用于激勵(lì)變換器的極限占空比，在變壓器的主電感上的電壓變得高度不對(duì)稱。
圖4示出利用了前兩段中描述的情況的諧振電源400的另一實(shí)施例的相關(guān)變換器(相關(guān)變換器)。諧振電源400包括驅(qū)動(dòng)器/控制器402、半橋404、變壓器406和輸出/負(fù)載408。諧振電源400(用雙輸出控制或者DOC示出)在一個(gè)輸出端(Vo2)經(jīng)歷準(zhǔn)關(guān)斷，同時(shí)在另一輸出端Vo1保持它的額定電壓。圖4示出具有兩個(gè)半波整流輸出端(DOC)的諧振電源400。在輸出端Vo1的備用運(yùn)行期間，電壓Vo2減少到它的額定值的大約1/10。因此，可以節(jié)省電源開(kāi)關(guān)(如果在備用模式中該輸出端必須與負(fù)載斷開(kāi)，則通常采用電源開(kāi)關(guān))。在DOC的情況中，輸出濾波器已經(jīng)適用于具有半波整流波形的額定運(yùn)行。在那種情況中，至少在電解類型的情況中，紋波電流通常確定電容器的尺寸，以使所得到的紋波電壓是可以忽略的。在現(xiàn)有技術(shù)(PHDE010138，PHDE010249)中已經(jīng)描述了具有雙輸出控制的諧振型電源。當(dāng)在常規(guī)諧振電源中的備用模式中輸出端必須與負(fù)載斷開(kāi)時(shí)，通常需要輸出開(kāi)關(guān)。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例包括控制方法的變化。保持脈沖長(zhǎng)度恒定并改變切換頻率也可以控制SBM的輸出電壓。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以將脈沖長(zhǎng)度設(shè)置為實(shí)際的最小值。上述反饋的優(yōu)點(diǎn)是總是保證最小電流運(yùn)行。
可以利用S1和S2的反向信號(hào)來(lái)應(yīng)用類似的控制方案。這意味著，按照默認(rèn)，S1導(dǎo)通和S2閉合僅僅一個(gè)脈沖。然后，VC以相同振幅振蕩，但是偏移不是大約為零，而是等于稍微低于半橋的dc輸入電壓。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的正常和備用模式運(yùn)行的流程圖。SBM控制(驅(qū)動(dòng)順序)。
SBM運(yùn)行具有亞臨界Ton控制的零電壓切換。圖5描述了表示優(yōu)選SBM運(yùn)行的三個(gè)層次等級(jí)的三個(gè)流程圖的第一個(gè)。圖5描繪了運(yùn)行的最高層次等級(jí)。假定系統(tǒng)運(yùn)行在正常運(yùn)行模式(例如系統(tǒng)提供典型輸出功率)，狀態(tài)NOM 502，它可能是控制器的默認(rèn)狀態(tài)，它可以通過(guò)三個(gè)條件切換到狀態(tài)SBM(備用模式)510。第一個(gè)條件是啟動(dòng)條件SUC 504。SUC 504或者從外部設(shè)置，或者還通過(guò)評(píng)估控制誤差(Δvo＝voref-vomes)和/或逆變器的中間dc鏈路電壓Vdc從內(nèi)部得到。進(jìn)一步的條件是備用情況，它或者從外部設(shè)置并在條件ExtSBMC 506中檢查，或者再次從內(nèi)部得到，例如通過(guò)監(jiān)控在正常運(yùn)行模式中的切換頻率fs。當(dāng)fs超過(guò)某個(gè)極限(例如在全負(fù)載時(shí)額定fs的1.2到2倍)時(shí)，滿足條件intSBM1 508。沒(méi)有必要進(jìn)一步在額定備用模式運(yùn)行和輕載運(yùn)行之間進(jìn)行區(qū)別。一旦已經(jīng)啟動(dòng)了SBM，在其中檢查進(jìn)一步的條件以返回到狀態(tài)NOM 502。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的備用模式運(yùn)行的流程圖。在圖6的流程中在等級(jí)上下降地示出了圖5的狀態(tài)SBM 510。SBM中的輸出環(huán)包括條件intNOMC2的檢查600、狀態(tài)SBMS 602、狀態(tài)T0n＝Lim604、條件Ton＜＝Tonmin的檢查606、狀態(tài)dec(VC0th)612、條件Ton＞＝Tonmax的檢查608和狀態(tài)inc(VC0th)614。在圖6中，穩(wěn)定地評(píng)價(jià)條件intNOMC2 600，其決定返回到狀態(tài)NOM 502。例如，條件intNOMC2 600可以是VC0th-max＜VC0th-min，或者fs＞fsSBM-max，或者參考控制誤差。這將在下面進(jìn)行解釋。極限即VC0th-max和fsSBM-max定義了SBM中可輸送的最大功率，同時(shí)仍然能夠保持控制誤差實(shí)際上為零。然而，在返回到狀態(tài)NOM 502之前，另一個(gè)條件可能不為真，這是條件SUC(啟動(dòng)條件)610的情況。根據(jù)預(yù)定的時(shí)間間隔(脈沖，長(zhǎng)得足以用該最大SBM功率對(duì)輸出電容器充電)，可以通過(guò)狀態(tài)NOM 502設(shè)置條件SUC 610。只要它持續(xù)，就認(rèn)為系統(tǒng)以預(yù)定功率極限運(yùn)行在SBM中，而不管瞬時(shí)控制誤差如何。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的諧振電源的備用模式運(yùn)行切換的流程圖。如果實(shí)際狀態(tài)SBMS 602(SBM切換程序)是有效的(在圖7中下降的)，那么具有兩個(gè)控制變量的遞歸正在運(yùn)行。在內(nèi)環(huán)中，在狀態(tài)Ton＝Lim 604中，例如借助于P、PI或者PID控制器，Ton在控制輸出電壓。在外環(huán)中，監(jiān)控Ton是否在其預(yù)定極限(Ton＜＝Tonmin 606，Ton＞＝Tonmax 608)之一運(yùn)行?？商鎿Q地，可評(píng)價(jià)對(duì)應(yīng)于Ton的值或者象Δvo之類的相關(guān)值。無(wú)論如何，Ton在其極限之一的運(yùn)行指示變換了太多的或者太少的功率(并因此在狀態(tài)dec(VC0th)612和狀態(tài)inc(VC0th)614中進(jìn)行調(diào)整)。然而，Ton的限制是不可避免的(在切斷時(shí)的ZVS條件，在逆變器可獲得的最小脈沖長(zhǎng)度)。因此，使用第二控制變量。這是SBM切換頻率或者兩個(gè)切換事件之間的振蕩周期的數(shù)量。在該例子中，使用VO0th作為處理變量。因?yàn)榭梢约僭O(shè)阻尼系統(tǒng)，所以VC0th對(duì)應(yīng)于周期的所述數(shù)量。在狀態(tài)VC0th＝VCOth0 706中以預(yù)定值初始化VC0th，根據(jù)在Coss方面的逆變器特性，這仍然能使ZVS在SBM中。如果Ton運(yùn)行在Tonmax/Tonmin，則VC0th(以及由此切換頻率)增加/減少。在圖7中解釋了該過(guò)程，其延伸出狀態(tài)SBMS 602。條件SBMC 702(＝SBM條件之一)一為真，狀態(tài)SBMS602就開(kāi)始運(yùn)行。由于前述狀態(tài)可以是非運(yùn)行的或者切斷的變換器，所以條件SBMCon 704檢測(cè)SBMC的上升沿。觸發(fā)狀態(tài)Pulse(Ton)712中的初始Ton脈沖，并在狀態(tài)VC0tb＝VC0th0 706中初始化VC0th。通過(guò)狀態(tài)AND 714中的條件VC0＜VC0th 718來(lái)啟動(dòng)狀態(tài)Pulse(Ton)712。然后可以由驅(qū)動(dòng)器裝置將脈沖一直饋送到逆變器，使得變換器將根據(jù)VC和如在狀態(tài)VC，Δvo(system)中所示的更新控制誤差進(jìn)行反應(yīng)。箭頭NOM僅僅指示在額定運(yùn)行的情況中NOM塊控制驅(qū)動(dòng)器電壓。在狀態(tài)VC0＝F(VC)710中對(duì)VC進(jìn)行濾波(例如，如由710中的二極管-R-C所示)，其表示它的峰值，然而，該峰值從振蕩周期到振蕩周期而減小，這取決于當(dāng)前阻尼和諧振頻率(f0)。根據(jù)狀態(tài)NZC708中的負(fù)零交叉檢測(cè)進(jìn)一步評(píng)價(jià)VC。在這種零交叉的情況中，并且如果VC0足夠低(如圖6的外環(huán)所控制)，那么再一次將具有長(zhǎng)度Ton(還如那里所控制)的脈沖提供給驅(qū)動(dòng)器(它然后可以進(jìn)一步引入例如預(yù)置的靜寂時(shí)間)。
前面僅僅說(shuō)明了本發(fā)明的原理。因此將會(huì)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)各種布置，這些布置盡管在這里沒(méi)有明確描述或者示出，但是體現(xiàn)了本發(fā)明的原理并因此在其精神和范圍之內(nèi)。例如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在附圖中示出的特定結(jié)構(gòu)是為了易于理解而給出的，并且所述各種塊的功能可以通過(guò)其它塊來(lái)執(zhí)行。
考慮到本公開(kāi)，這些和其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，并且被包括在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行諧振電源(100，250，400)的方法，該方法包括-以低于諧振電源的諧振頻率的頻率(208)切換諧振電源；以及-采用零電壓切換(310)，其中該方法適用于下述中的至少一個(gè)-諧振電源的輕載運(yùn)行模式；以及-諧振電源的低功率備用模式。
2.權(quán)利要求1所述的運(yùn)行諧振電源的方法，其中諧振電源包括雙輸出控制，以及其中諧振電源的輸出包括準(zhǔn)切斷電路。
3.一種用于驅(qū)動(dòng)諧振電源(100，250，400)的集成電路，包括下述中的至少一個(gè)-控制塊(252)；-驅(qū)動(dòng)器(254)；以及-逆變器(256)，其中該集成電路使得能夠-以低于諧振電源的諧振頻率的頻率(208)切換諧振電源；以及-采用零電壓切換(310)，以及其中該集成電路實(shí)現(xiàn)下述中的至少一個(gè)-諧振電源的輕載運(yùn)行模式；以及-諧振電源的低功率備用模式。
4.權(quán)利要求3所述的集成電路，其中該集成電路使得能夠控制包括雙輸出控制的諧振電源，以及其中諧振電源的輸出包括準(zhǔn)切斷電路。
5.一種諧振電源(100，250，400)，包括-以低于諧振電源的諧振頻率的頻率(208)切換諧振電源的裝置；以及-采用零電壓切換(310)的裝置，其中該諧振電源使得能夠運(yùn)行在下述的至少一個(gè)中-輕載運(yùn)行模式；以及-低功率備用模式。
6.權(quán)利要求5所述的諧振電源，其中諧振電源還包括雙輸出控制，以及其中諧振電源的輸出包括準(zhǔn)切斷電路。
全文摘要
提出一種使得能夠在低負(fù)載時(shí)以大大減少的功率損耗驅(qū)動(dòng)諧振(LLC)功率變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)備用電源的控制方法。通過(guò)低于諧振頻率幾倍的亞臨界運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)這種減少，同時(shí)仍然保持零電壓切換。一個(gè)半橋開(kāi)關(guān)(s1)被導(dǎo)通一個(gè)短脈沖，在亞臨界切換周期的剩余時(shí)間中，諧振電流通過(guò)另一開(kāi)關(guān)(s2)振蕩。通過(guò)評(píng)價(jià)諧振電容器電壓來(lái)獲得零電壓切換。脈沖長(zhǎng)度確定了備用功率，并被用作控制變量。該電源適用于需要低功率備用電源的消費(fèi)電子產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H02M3/337GK1954481SQ200580015823
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月18日
發(fā)明者R·厄爾弗利希 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司