CN116633148A - Llc谐振控制电路及其控制方法和llc谐振变换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路。LLC谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，LLC谐振控制电路包括判别电路和振荡电路。判别电路用于根据表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。振荡电路的输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，振荡电路用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号。本发明提出的一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路，使半桥的上下管驱动对称，提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力电子领域，涉及一种谐振控制技术，特别涉及一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路。
背景技术
提升电源系统功率密度和效率一直是电源系统的重要研究方向。采用开关电源并提升开关频率是其中的方法之一，但是频率的提升也会影响开关损耗。因此，软开关技术被采用于高频开关电源系统。LLC谐振变换器利用谐振特性使开关工作于软开关状态，同时具有高频的特性，因此具有较高的电源系统功率密度和效率。
如图1所示，LLC谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组。原边电路包括谐振控制电路和谐振电路。谐振控制电路通过反馈信号FB、软启动信号SS实现谐振控制，并由反馈电压Vfb和软启动电压Vss两者中较小的值作为闭环控制的主导。以压控振荡器(简称VCO)为例，驱动第一开关管Q1的驱动信号为第一驱动信号GH，驱动第二开关管Q2的驱动信号为第二驱动信号GL，这两个驱动信号的开通时间是由反馈电压Vfb和软启动电压Vss所决定的。
图2反映的是不同反馈信号FB、软启动信号SS的值时压控振荡器所控制的第一开关管Q1和第二开关管Q2所分别对应的两个驱动信号的脉宽。图3为振荡控制信号取值的曲线示意图，压控振荡器根据软启动电压Vss和反馈电压Vfb的大小关系来选择振荡控制信号的取值，从而控制驱动信号的脉宽。如图2和图3所示，在启动过程中，软启动电压Vss从0开始逐渐升高。当软启动电压Vss小于反馈电压Vfb时(例如图3中的t0时刻前)，压控振荡器受软启动电压Vss控制，即为软启动控制过程。具体的，压控振荡器根据软启动电压Vss分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2两者的驱动信号的脉宽。当软启动电压Vss大于反馈电压Vfb时(例如图3中的t0时刻后)，压控振荡器受反馈电压Vfb控制，即为环路闭环控制。具体的，压控振荡器根据反馈电压Vfb分别控制第一驱动信号的脉宽和第二驱动信号的脉宽。由于软启动控制电压Vss达到最大值(例如3.5V)后，反馈电压Vfb始终低于软启动电压Vss，因此软启动完成后软启动电压Vss不再参与控制，系统始终由反馈电压Vfb控制。
如图4所示，当LLC谐振变换电路处于稳态工作时(即t1-t2阶段)，第一驱动信号GH的脉宽和第二驱动信号GL的脉宽受反馈电压Vfb控制。当突然加负载至过载或断路时(t2时刻时)，由于谐振腔电流上升，使谐振腔采样电流信号CS超过过流阈值电压VOCP_H，因此谐振控制电路提前关断第一开关管Q1，使第一驱动信号GH的脉宽变短，而对应于第二开关管Q2的第二驱动信号GL的脉宽依然由反馈信号Vfb控制，由此造成系统半边触发过流保护OCP，另一半边未触发过流保护OCP，上下半桥不对称。类似的，某些情况下也可能触发第二开关管的过流保护，使第二驱动信号GL的脉宽变短。上下半桥不对称会导致一系列的问题，具体如下：(1)导致谐振电容电压中心值偏离，可能使谐振电容峰值电压增加，造成过压损坏；(2)导致系统负载能力下降，当过载电流切换回满载电流时，依然无法恢复带载能力；(3)容易造成未触发过流保护OCP的开关管(例如图4情况下的第二开关管)更容易进入容性区工作，降低系统可靠性。
有鉴于此，需要提供一种新的结构或控制方法，用于解决上述至少部分问题。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路。
根据本发明的一个方面，公开了一种LLC谐振控制电路，LLC谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，LLC谐振控制电路包括：
判别电路，其输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及
振荡电路，其输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。
作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。
作为其中的一种实施方式，判别电路包括：
充放电控制电路，其输入端用以获取谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，充放电控制电路生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电；以及
充放电电路，其第一端耦接振荡控制信号端，其第二端用以接收充放电控制信号，用于根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。
作为其中的一种实施方式，振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。
作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：
第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；
第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；
第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；
非门，其输入端耦接第一或门的输出端；
第二或门，其第一输入端用以接收第一驱动信号，其第二输入端用以接收第二驱动信号；
下降沿触发电路，其输入端耦接第二或门的输出端，用于生成触发信号；
与门，其第一输入端耦接非门，其第二输入端耦接下降沿触发电路；以及
触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其复位端耦接与门的输出端，其输出端输出充放电控制信号。
作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：
第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；
第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；
第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；
触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其输出端输出充放电控制信号；以及
延迟电路，其输入端耦接触发电路的输出端，其输出端耦接触发电路的复位端。
作为其中的一种实施方式，充放电电路包括：
第一电流源，其第一端耦接预设电压，其第二端耦接振荡控制信号端；
第一开关，其第一端耦接振荡控制信号端，其控制端用以接收充放电控制信号；以及
第二电流源，其第一端耦接第一开关的第二端，其第二端耦接地。
作为其中的一种实施方式，振荡电路根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。
作为其中的一种实施方式，判别电路包括赋值电路，赋值电路用于当触发软过流保护时，基于当前振荡控制信号的值对振荡控制信号进行递减式赋值以降低驱动信号的脉宽。
作为本发明的另一方面，公开了一种LLC谐振变换电路，LLC谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组，原边电路包括如上任一项所述的LLC谐振控制电路。
作为本发明的又一方面，公开了一种LLC谐振控制方法，LLC谐振控制方法用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，LLC谐振控制方法包括：
获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，并根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及
根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。
作为其中的一种实施方式，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。
作为其中的一种实施方式，根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽的步骤具体包括：
根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电，从而调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；其中，充放电电路耦接振荡控制信号端；以及
获取充放电控制信号，并根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。
作为其中的一种实施方式，振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。
作为其中的一种实施方式，根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。
本发明提出了一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路。其中，LLC谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，LLC谐振控制电路包括判别电路和振荡电路。判别电路的输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，判别电路用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。振荡电路的输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，振荡电路用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。本发明提出的一种LLC谐振控制电路及其控制方法和LLC谐振变换电路，使半桥的上下管驱动对称，提高了系统的可靠性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，与说明描述一起用于解释本发明的实施例，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了一种现有技术的LLC谐振变换电路的电路结构示意图；
图2示出了一种现有技术的反馈信号FB、软启动信号SS与驱动信号的脉宽的数值关系示意图；
图3示出了一种现有技术的振荡控制信号取值的曲线示意图；
图4示出了一种现有技术的LLC谐振变换电路中一部分信号的波形示意图；
图5示出了根据本发明一实施例的LLC谐振变换电路的电路结构示意图；
图6示出了根据本发明一实施例的LLC谐振控制电路的电路结构示意图；
图7示出了根据本发明一实施例的充放电控制电路的电路结构示意图；
图8示出了根据本发明另一实施例的充放电控制电路的电路结构示意图；
图9示出了根据本发明一实施例的LLC谐振变换电路中一部分信号的波形示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换，相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
说明书中的“耦接”或“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接，如通过电传导媒介如导体的连接，其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容，也可通过说明书中实施例所描述的中间电路或部件的连接；间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。另外，在本发明中，例如第一、第二之类的词语主要用于区分一个技术特征与另一个技术特征，而并不一定要求或暗示这些技术特征之间存在某种实际的关系或者顺序。
本发明一实施例公开了一种LLC谐振变换电路，如图5所示，LLC谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组。原边电路包括LLC谐振控制电路10、半桥电路和谐振电路。半桥电路包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一开关管Q1为上管，第二开关管Q2为下管。第一开关管Q1的第一端耦接输入电压Vbus，第一开关管Q1的控制端耦接LLC谐振控制电路的第一驱动信号输出端。第二开关管Q2的第一端耦接第一开关管Q1的第二端，第二开关管Q2的控制端耦接LLC谐振控制电路的第二驱动信号输出端，第二开关管Q2的第二端耦接地。第一驱动信号输出端用于输出第一驱动信号以驱动第一开关管Q1，第二驱动信号输出端用于输出第二驱动信号以驱动第二开关管Q2。谐振电路包括第一电感Lr、第二电感Lm和谐振电容Cr。第一电感Lr与第二电感Lm和第一电容Cr串联耦接。在一实施例中，原边电路还包括第一电容C1和采样电阻Rcs。第一电容C1的第一端耦接谐振电容Cr的第一端，采样电阻Rcs的第一端耦接第一电容C1的第一端，采样电阻Rcs的第二端耦接地。LLC谐振控制电路10的电流采样端CS用以耦接采样电阻Rcs的第一端以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，谐振腔电流为流过谐振腔的电流，谐振腔即对应于谐振电路。LLC谐振控制电路10的反馈信号端用以接收表征LLC谐振变换电路的输出电压的反馈信号。LLC谐振控制电路可根据谐振腔采样电流信号输出驱动信号从而控制谐振腔电流。LLC谐振控制电路可根据反馈信号输出驱动信号从而控制LLC谐振变换电路的输出电压。LLC谐振控制电路10的软启动信号端用以耦接软启动电容Css，LLC谐振控制电路根据软启动信号进行软启动控制。
本发明一实施例公开了一种LLC谐振控制电路，LLC谐振控制电路用于生成驱动信号以驱动半桥电路。半桥电路包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。如图6所示，LLC谐振控制电路包括判别电路11、振荡电路12和驱动电路13。判别电路11的输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，判别电路11用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号，谐振腔采样电流信号可以为采样电压Vcs。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值具体可以是谐振腔采样电流信号等于或大于软过流保护阈值。振荡电路12的输入端耦接判别电路11的输出端以获取振荡控制信号，振荡电路12用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号。驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。驱动电路13的输入端耦接振荡电路12的输出端，驱动电路13根据脉冲调制信号输出驱动信号。在一实施例中，驱动信号的脉宽与脉冲调制信号的脉宽成正相关。如图6，驱动信号包括第一驱动信号GH和第二驱动信号GL。第一驱动信号GH用以驱动第一开关管Q1，第二驱动信号GL用以驱动第二开关管Q2。在一实施例中，驱动电路根据脉冲调制信号调节驱动信号的脉宽。在另一实施例中，如图9所示，软过流保护阈值的绝对值小于过流保护阈值的绝对值。当谐振腔采样电流信号达到过流保护阈值时触发过流保护。当LLC谐振控制电路触发过流保护时，LLC谐振控制电路控制关断第一开关管和第二开关管以防止电路损坏。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。在一实施例中，当触发软过流保护时，LLC谐振控制电路将对与软启动信号端耦接的电容进行放电，从而降低软启动电压，使振荡电路根据软启动电压控制驱动信号的脉宽。若持续触发软过流保护，软启动电压将持续降低，直至不再触发软过流保护。此时，驱动信号中的第一驱动信号GH和第二驱动信号GL均由软启动电压控制，因此第一驱动信号和第二驱动信号两者的脉宽对称。另外，由于软过流保护周期性触发，使软启动电压维持在一个临界于软过流保护的状态，系统更为稳定地工作。
在本发明的一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值。过流保护阈值包括第一过流保护阈值，第一过流保护阈值为正值。第一软过流保护阈值小于第一过流保护阈值。在另一实施例中，软过流保护阈值包括第二软过流保护阈值，第二软过流保护阈值为负值。过流保护阈值包括第二过流保护阈值，第二过流保护阈值为负值。第二软过流保护阈值的绝对值小于第二过流保护阈值的绝对值。在又一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。过流保护阈值包括第一过流保护阈值和第二过流保护阈值，第一过流保护阈值为正值，第二过流保护阈值为负值。第一软过流保护阈值小于第一过流保护阈值，第二软过流保护阈值的绝对值小于第二过流保护阈值的绝对值。
在一实施例中，判别电路包括充放电控制电路和充放电电路。充放电控制电路的输入端用以获取谐振腔采样电流信号，充放电控制电路用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号。当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，充放电控制电路生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电。充放电电路的第一端耦接振荡控制信号端，充放电电路的第二端耦接充放电控制电路的输出端以接收充放电控制信号，充放电电路用于根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。在一实施例中，振荡控制信号端为软启动信号端，软启动信号端耦接软启动电容Css，充放电电路用于根据充放电控制信号对与软启动信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。在另一实施例中，振荡控制信号端为反馈信号端，反馈信号端耦接反馈电容。在又一实施例中，如图5所示，充放电电路包括第一电流源I ss、第一开关和第二电流源I s ink。第一电流源I ss的第一端耦接预设电压，第一电流源I ss的第二端耦接振荡控制信号端。第一开关的第一端耦接振荡控制信号端，第一开关的控制端用以接收充放电控制信号Di scharge。第二电流源I s ink的第一端耦接第一开关的第二端，第二电流源I s ink的第二端耦接地。当充放电控制信号Di scharge为第一电平(例如高电平)时，充放电控制电路控制第一开关导通，将对与振荡控制信号端(例如软启动信号端SS)耦接的电容(例如软启动电容Css)进行放电，从而降低振荡控制信号端的电压。
在另一实施例中，振荡电路根据软启动电压和反馈电压两者中较小的值作为闭环控制的主导，从而调节驱动信号的脉宽。在一实施例中，若软启动电压小于反馈电压，则振荡电路根据软启动电压生成脉冲调制信号。在另一实施例中，若软启动电压大于反馈电压，振荡控制信号端为软启动信号端，当触发软过流保护时，LLC谐振控制电路控制软启动电压降低至小于反馈电压，从而使振荡电路根据软启动电压生成脉冲调制信号，驱动电路根据脉冲调制信号生成驱动信号。在一实施例中，只要LLC谐振控制电路触发软过流保护，则软启动信号会被下拉，直至系统达到特定的平衡状态(可理解为达到未触发软过流保护的状态)，以实现自适应闭环控制。在另一实施例中，当软启动信号低于预设值时，LLC谐振控制电路将关断第一开关管和第二开关管，以进一步降低损耗(例如短路损耗)。
在本发明的一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值VSOCPH和第二软过流保护阈值VSOCPL，第一软过流保护阈值VSOCPH为正值，第二软过流保护阈值VSOCPL为负值。如图7所示，充放电控制电路包括第一比较电路101、第二比较电路102、第一或门103、非门、第二或门104、下降沿触发电路105、与门和触发电路106。第一比较电路101包括第一比较器U1,第一比较器U1的同相输入端用以接收第二软过流保护阈值VSOCPL，第一比较器U1的反相输入端用以接收谐振腔采样电流信号CS。第二比较电路102包括第二比较器U2，第二比较器U2的同相输入端用以接收谐振腔采样电流信号CS，第二比较器U2的反相输入端用以接收第一软过流保护阈值VSOCPH。第一或门103的第一输入端耦接第一比较电路的输出端，第一或门103的第二输入端耦接第二比较电路的输出端。非门的输入端耦接第一或门103的输出端。第二或门104的第一输入端用以接收第一驱动信号GH，第二或门104的第二输入端用以接收第二驱动信号GL。下降沿触发电路105的输入端耦接第二或门104的输出端，下降沿触发电路105用于生成触发信号。当第二或门104的输出信号为下降沿时触发信号为第一电平(例如高电平)。与门的第一输入端耦接非门，与门的第二输入端耦接下降沿触发电路的输出端。触发电路106包括RS触发器，RS触发器的置位端S耦接第一或门103的输出端，RS触发器的复位端R耦接与门的输出端，RS触发器的输出端输出充放电控制信号Discharge。当充放电控制信号Di scharge为第一电平(例如高电平)时，充放电控制电路控制充放电电路进行放电。当充放电控制信号Di scharge为第二电平(例如低电平)时，充放电控制电路控制充放电电路停止放电。
在本发明的另一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。如图8所示，充放电控制电路包括第一比较电路201、第二比较电路202、第一或门203、触发电路206和延迟电路204。第一比较电路201包括第一比较器U1，第一比较器U1的同相输入端用以接收第二软过流保护阈值VSOCPL，第一比较器U1的反相输入端用以接收谐振腔采样电流信号CS。第二比较电路202包括第二比较器U2，第二比较器U2的同相输入端用以接收谐振腔采样电流信号CS，第二比较器U2的反相输入端用以接收第一软过流保护阈值VSOCPH。第一或门203的第一输入端耦接第一比较电路的输出端，第一或门203的第二输入端耦接第二比较电路的输出端。触发电路206包括RS触发器，RS触发器的置位端耦接第一或门203的输出端，RS触发器的输出端输出充放电控制信号Di scharge。延迟电路204的输入端耦接触发电路的输出端，延迟电路204的输出端耦接RS触发器的复位端。延迟电路204用于在充放电控制信号Discharge开始为第一电平(例如高电平)时延迟预设时间后对触发电路进行复位，从而控制充放电电路的放电时间以避免过度放电。
在又一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值。充放电控制电路包括第二比较电路、触发电路和延迟电路。第二比较电路包括第二比较器，第二比较器的同相输入端用以接收谐振腔采样电流信号CS，第二比较器的反相输入端用以接收第一软过流保护阈值VSOCPH。触发电路包括RS触发器，RS触发器的置位端耦接第二比较器的输出端，RS触发器的输出端输出充放电控制信号Di scharge。延迟电路的输入端耦接触发电路的输出端，延迟电路的输出端耦接RS触发器的复位端。
在一实施例中，振荡电路根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。在另一实施例中，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正比。实际运用时，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号也可设计成呈负相关，只是相关控制逻辑会变得更为复杂。
在一实施例中，LLC谐振控制电路为电压模式控制型LLC谐振控制电路或电流模式控制型LLC谐振控制电路。在另一实施例中，LLC谐振控制电路控制谐振腔采样电流信号的正向电流的包络面积与软启动电压成比例。
在一实施例中，判别电路包括软过流保护判断电路和赋值电路。软过流保护判断电路用于当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护。赋值电路用于当触发软过流保护时，基于当前振荡控制信号的值对振荡控制信号进行递减式赋值以降低驱动信号的脉宽。当谐振腔采样电流信号未达到软过流保护阈值时，赋值电路可结束递减式赋值。
如图9所示，在本发明的一实施例中，第一驱动信号GH用于控制第一开关管Q1的开关状态，第二驱动信号GL用于控制第二开关管Q2的开关状态。第一开关管Q1和第二开关管Q2交替式地进行开关动作。为避免第一开关管Q1和第二开关管Q2同时开通，因此设有死区。图9中类正弦波变化的波形为采样电压Vcs，即谐振腔采样电流信号为采样电压Vcs。在t1时刻前，LLC谐振变换电路正常工作。在t1时刻，采样电压Vcs达到软过流保护阈值中的第一软过流保护阈值VSOCPH，触发了软过流保护。在t1时刻，结合图7和图9可知，第一或门103的输出信号SCOP为第一电平(例如高电平)，充放电控制电路控制充放电电路开始放电，当下降沿触发电路105输出的触发信号为第一电平(例如高电平)时，RS触发器进行复位，充放电控制电路控制充放电电路停止放电。在t1时刻前，由于充放电控制电路控制充放电电路持续充电，软启动信号SS(例如软启动电压Vss)逐渐升高。在t1到t2的时间段，由于充放电控制电路控制充放电电路持续放电，软启动信号SS逐渐降低。在t2到t3之间的时间段，因为未触发软过流保护，充放电控制电路控制充放电电路持续充电，软启动信号SS(例如软启动电压Vss)逐渐升高。在t3时刻，采样电压Vcs又达到软过流保护阈值中的第一软过流保护阈值VSOCPH，触发软过流保护，LLC谐振控制电路将控制软启动信号SS逐渐降低。如图9所示，软过流保护阈值还包括第二软过流保护阈值VSOCPL，若采样电压Vcs达到软过流保护阈值中的第二软过流保护阈值VSOCPL，也会触发软过流保护。LLC谐振控制电路中还设有过流保护阈值，过流保护阈值包括第一软过流保护阈值VOCPH和第二软过流保护阈值VOCPL。第一软过流保护阈值VSOCPH小于第一过流保护阈值VOCPH，第二软过流保护阈值VSOCPL的绝对值小于第二过流保护阈值VOCPL的绝对值。当触发过流保护时，LLC谐振控制电路将控制第一开关管和第二开关管关断，以防止电路损坏。
基于本发明的LLC谐振电路及相关改进，采用软过流保护功能，可以有效地通过压制软启动电压Vss来压制系统的过流状态，减少直接触发过流保护而导致系统停止工作。另外，由于上下管驱动受软启动电压Vss控制，使系统驱动信号对称(即第一驱动信号和第二驱动信号相对而言较为对称)，从而使谐振电容电压中心值稳定在桥臂中点，提高谐振电容的可靠性。再者，系统的上下管驱动对称，有利于系统从过载状态下恢复，从而可以让系统设定更低的过流阈值，有效降低系统电流峰值，减小变压器电感等器件的极限电流和电压，降低系统成本。此外，系统的上下管驱动对称，可以使LLC谐振工作波形更为稳定，提高了系统的可靠性，降低了工作噪音等。
本发明另一实施例还公开了一种LLC谐振变换电路，LLC谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组，原边电路包括如上任一项所述的LLC谐振控制电路。
本发明又一实施例还公开了一种LLC谐振控制方法，LLC谐振控制方法用于生成驱动信号以驱动半桥电路，半桥电路包括第一开关管和第二开关管，LLC谐振控制方法包括：
获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，并根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及
根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。
在一实施例中，LLC谐振控制电路包括判别电路和振荡电路，LLC谐振控制方法包括判别电路根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽。振荡电路根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号。
在一实施例中，软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。
在另一实施例中，根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽的步骤具体包括：根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电，从而调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；其中，充放电电路耦接振荡控制信号端；以及获取充放电控制信号，并根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。
在又一实施例中，振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。
在一实施例中，根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。
本领域技术人员应当知道，说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变，通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书中所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现，效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (15)
1.一种LLC谐振控制电路，用于生成驱动信号以驱动半桥电路，所述半桥电路包括第一开关管和第二开关管，其特征在于，所述LLC谐振控制电路包括：
判别电路，其输入端用以获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，判别电路调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及
振荡电路，其输入端耦接判别电路以获取振荡控制信号，用于根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。
2.如权利要求1所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。
3.如权利要求1所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述判别电路包括：
充放电控制电路，其输入端用以获取谐振腔采样电流信号，用于根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，充放电控制电路生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电；以及
充放电电路，其第一端耦接振荡控制信号端，其第二端用以接收充放电控制信号，用于根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。
4.如权利要求3所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。
5.如权利要求3所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：
第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；
第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；
第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；
非门，其输入端耦接第一或门的输出端；
第二或门，其第一输入端用以接收第一驱动信号，其第二输入端用以接收第二驱动信号；
下降沿触发电路，其输入端耦接第二或门的输出端，用于生成触发信号；
与门，其第一输入端耦接非门，其第二输入端耦接下降沿触发电路；以及
触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其复位端耦接与门的输出端，其输出端输出充放电控制信号。
6.如权利要求3所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值；所述充放电控制电路包括：
第一比较电路，其第一输入端用以接收第二软过流保护阈值，其第二输入端用以接收谐振腔采样电流信号；
第二比较电路，其第一输入端用以接收谐振腔采样电流信号，其第二输入端用以接收第一软过流保护阈值；
第一或门，其第一输入端耦接第一比较电路，其第二输入端耦接第二比较电路；
触发电路，其置位端耦接第一或门的输出端，其输出端输出充放电控制信号；以及
延迟电路，其输入端耦接触发电路的输出端，其输出端耦接触发电路的复位端。
7.如权利要求3所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述充放电电路包括：
第一电流源，其第一端耦接预设电压，其第二端耦接振荡控制信号端；
第一开关，其第一端耦接振荡控制信号端，其控制端用以接收充放电控制信号；以及
第二电流源，其第一端耦接第一开关的第二端，其第二端耦接地。
8.如权利要求1所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述振荡电路根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。
9.如权利要求1所述的LLC谐振控制电路，其特征在于，所述判别电路包括赋值电路，赋值电路用于当触发软过流保护时，基于当前振荡控制信号的值对振荡控制信号进行递减式赋值以降低驱动信号的脉宽。
10.一种LLC谐振变换电路，所述LLC谐振变换电路包括原边电路、副边电路和变压器绕组，其特征在于，所述原边电路包括如权利要求1-9任一项所述的LLC谐振控制电路。
11.一种LLC谐振控制方法，用于生成驱动信号以驱动半桥电路，所述半桥电路包括第一开关管和第二开关管，其特征在于，所述LLC谐振控制方法包括：
获取表征谐振腔电流的谐振腔采样电流信号，并根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；以及
根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，驱动信号用以驱动第一开关管和第二开关管。
12.如权利要求11所述的LLC谐振控制方法，其特征在于，所述软过流保护阈值包括第一软过流保护阈值和/或第二软过流保护阈值，第一软过流保护阈值为正值，第二软过流保护阈值为负值。
13.如权利要求11所述的LLC谐振控制方法，其特征在于，所述根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成振荡控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽的步骤具体包括：
根据谐振腔采样电流信号和软过流保护阈值生成充放电控制信号；当谐振腔采样电流信号达到软过流保护阈值时触发软过流保护，生成充放电控制信号以控制充放电电路进行放电，从而调节振荡控制信号以降低驱动信号的脉宽；其中，充放电电路耦接振荡控制信号端；以及
获取充放电控制信号，并根据充放电控制信号对与振荡控制信号端耦接的电容进行充放电以调节振荡控制信号。
14.如权利要求13所述的LLC谐振控制方法，其特征在于，所述振荡控制信号端为软启动信号端或反馈信号端。
15.如权利要求11所述的LLC谐振控制方法，其特征在于，根据振荡控制信号生成脉冲调制信号以控制驱动信号，在预设区间内驱动信号的脉宽与振荡控制信号成正相关。
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