LLC转换器及电感模式损失检测电路
专利汇可以提供LLC转换器及电感模式损失检测电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 呈现方法、控制设备及 串联 谐振或LLC功率转换系统，其中在对应 开关 装置(Q1、Q2)的接通之后的调制开关循环的一部分期间比较谐振串联 电流 (Ir)与 阈值 (VTH)，且响应于确定所述谐振电流(Ir)低于所述阈值(VTH)而采取一或多个指示或补救行动以 修改 开关 电路 的调制控制以帮助或促进 零 电压 开关 或接近零电压开关且提供电流反向保护。，下面是LLC转换器及电感模式损失检测电路专利的具体信息内容。
1.一种功率转换系统，其包括：
谐振电路，其包括：
串联电路，其包含至少一个电感、变压器初级绕组及彼此串联耦合在开关节点与恒定电压节点之间的至少一个电容，及
开关电路，其包含彼此耦合在输入电压节点与电路接地节点之间的第一及第二开关装置，所述第一开关装置耦合在所述输入电压节点与所述开关节点之间且可以第一状态操作以选择性地耦合所述开关节点与所述输入电压节点且可以第二状态操作以根据第一开关控制信号使所述开关节点与所述输入电压节点解耦，所述第二开关装置耦合在所述开关节点与所述恒定电压节点之间且可以第一状态操作以选择性地耦合所述开关节点与所述恒定电压节点且可以第二状态操作以根据第二开关控制信号使所述开关节点与所述恒定电压节点解耦；
控制器，其经操作性地耦合以在多个开关循环中的每一者中将所述第一及第二开关控制信号作为经调制信号提供到所述开关电路以修改所述开关节点处的电压从而控制转换器输出电压；
感测电路，其与所述串联电路操作性地耦合以提供表示在所述串联电路中流动的谐振电流的感测信号；以及
检测电路，其与所述感测电路操作性地耦合以接收所述感测信号且可操作以在所述感测信号的振幅在所述多个开关循环中的给定一者的给定半循环的预定部分中低于预定阈值的情况下以第一状态将检测信号或值提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在所述给定半循环的所述预定部分中大于或等于所述预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述检测信号或值；
其中所述控制器可操作以响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值选择性地修改所述第一及第二开关控制信号。
2.根据权利要求1所述的功率转换系统，其中所述给定半循环的所述预定部分在接通所述第一及第二开关装置中的给定一者之后的非零预定时间开始且在关断所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之前结束。
3.根据权利要求2所述的功率转换系统，其中所述检测电路包括：
比较器，所述比较器包含：第一输入，其经耦合以从所述感测电路接收所述感测信号；
第二输入，其耦合到表示所述预定阈值的电压参考；及比较器输出，其在所述感测信号的所述振幅低于所述电压参考的振幅的情况下以第一状态提供比较器输出信号且在所述感测信号的所述振幅大于或等于所述电压参考的所述振幅的情况下以不同的第二状态提供比较器输出信号；以及
时序电路，其经操作性地耦合以从所述控制器接收所述第一及第二开关控制信号且从所述比较器接收所述比较器输出信号，所述时序电路可操作以在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述非零预定时间期间以所述第二状态提供所述检测信号或值，且在所述比较器输出信号在所述非零预定时间之后且在关断所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之前处于所述第一状态中的情况下选择性地以所述第一状态提供所述检测信号或值。
4.根据权利要求3所述的功率转换系统，其中所述控制器可操作以在响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值而提供所述第一及第二开关控制信号时选择性地增大调制开关频率。
5.根据权利要求2所述的功率转换系统，其包括：
模/数转换器，其接收所述感测信号且提供表示在所述串联电路中流动的谐振电流的感测值；
至少一个处理器，其经编程以：
通过将所述第一及第二开关控制信号作为经调制信号提供到所述开关电路来实施所述控制器，且
通过比较所述感测值与所述预定阈值且响应于在所述给定半循环的所述预定部分中所述感测值小于所述预定阈值而修改所述第一及第二开关控制信号来实施所述检测电路。
6.根据权利要求5所述的功率转换系统，其中所述预定阈值为存储在与所述至少一个处理器操作性地耦合的电子存储器中的可调节值。
7.根据权利要求2所述的功率转换系统，其中所述控制器可操作以在响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值而提供所述第一及第二开关控制信号时选择性地增大调制开关频率。
8.根据权利要求2所述的功率转换系统，其包括：
第二检测电路，其与所述感测电路操作性地耦合以接收所述感测信号且可操作以在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的第二非零预定时间低于第二预定阈值的情况下以第一状态将第二检测信号或值提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间大于或等于所述第二预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述第二检测信号或值；
其中所述控制器可操作以选择性地增大死区时间值，在所述死区时间值期间所述第一及第二开关装置均响应于接收到处于所述第一状态中的所述第二检测信号或值而关断。
9.根据权利要求8所述的功率转换系统，其中所述第二检测电路包括：
比较器，所述比较器包含：第一输入，其经耦合以从所述感测电路接收所述感测信号；
第二输入，其耦合到表示所述第二预定阈值的电压参考；及比较器输出，其在所述感测信号的所述振幅低于所述电压参考的振幅的情况下以第一状态提供比较器输出信号且在所述感测信号的所述振幅大于或等于所述电压参考的所述振幅的情况下以不同的第二状态提供比较器输出信号；以及
时序电路，其经操作性地耦合以从所述控制器接收所述第一及第二开关控制信号且从所述比较器接收所述比较器输出信号，所述时序电路可操作以在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间期间以所述第二状态提供所述第二检测信号，且在所述比较器输出信号在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间处于所述第一状态中的情况下选择性地以所述第一状态提供所述第二检测信号。
10.根据权利要求1所述的功率转换系统，其包括：
第二检测电路，其与所述感测电路操作性地耦合以接收所述感测信号且可操作以在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的第二非零预定时间低于第二预定阈值的情况下以第一状态将第二检测信号或值选择性地提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间大于或等于所述第二预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述第二检测信号或值；
其中所述控制器可操作以选择性地增大死区时间值，在所述死区时间值期间所述第一及第二开关装置均响应于接收到处于所述第一状态中的所述第二检测信号或值而关断。
11.根据权利要求10所述的功率转换系统，其中所述第二检测电路包括：
比较器，所述比较器包含：第一输入，其经耦合以从所述感测电路接收所述感测信号；
第二输入，其耦合到表示所述第二预定阈值的电压参考；及比较器输出，其在所述感测信号的所述振幅低于所述电压参考的振幅的情况下以第一状态提供比较器输出信号且在所述感测信号的所述振幅大于或等于所述电压参考的所述振幅的情况下以不同的第二状态提供比较器输出信号；以及
时序电路，其经操作性地耦合以从所述控制器接收第一及第二开关控制信号且从所述比较器接收所述比较器输出信号，所述时序电路可操作以在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间期间以所述第二状态提供所述第二检测信号或值，且在所述比较器输出信号在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间处于所述第一状态中的情况下以所述第一状态选择性地提供所述第二检测信号。
12.根据权利要求1所述的功率转换系统，其中所述控制器可操作以在响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值而提供所述第一及第二开关控制信号时选择性地增大调制开关频率。
13.根据权利要求1所述的功率转换系统，其中所述串联电路进一步包括与所述变压器初级绕组并联连接的第二电感；且其中所述感测电路包括：
电流互感器，其具有连接在所述串联电路中以感测在所述串联电路中流动的所述谐振电流的初级绕组及次级绕组，以及
整流器电路，其经操作性地耦合以整流来自所述次级绕组的信号且提供表示在所述串联电路中流动的所述谐振电流的绝对值的所述感测信号。
14.一种用于操作串联谐振或LLC功率转换系统的控制设备，其中所述串联谐振或所述LLC功率转换系统包括串联电路及开关电路；所述控制设备包括：
调制控制器，其经操作性地耦合以在多个开关循环中的每一者中将第一及第二开关控制信号作为交变调制信号提供到所述功率转换系统的对应第一及第二开关装置以修改开关节点处的电压从而控制转换器输出电压；以及
检测电路，其包括：输入，其用于接收表示在所述串联电路中流动的谐振电流的感测信号；输出，其在所述感测信号的振幅在所述多个开关循环中的给定一者的给定半循环的预定部分中低于预定阈值的情况下以第一状态将检测信号或值提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在所述给定半循环的所述预定部分中大于或等于所述预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述检测信号或值；
其中所述控制器可操作以响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值而选择性地修改所述第一及第二开关控制信号以促进所述第一及第二开关装置的零电压开关或非零电压开关操作。
15.根据权利要求14所述的控制设备，其中所述控制器可操作以在响应于接收到处于所述第一状态中的所述检测信号或值而提供所述第一及第二开关信号时选择性地增大调制开关频率。
16.根据权利要求14所述的控制设备，其包括：
第二检测电路，所述第二检测电路包括：输入，其用于接收感测信号以接收所述感测信号；输出，其在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的第二非零预定时间低于第二预定阈值的情况下以第一状态将第二检测信号或值提供到所述控制器，且在所述感测信号的所述振幅在接通所述第一及第二开关装置中的所述给定一者之后的所述第二非零预定时间大于或等于所述第二预定阈值的情况下以不同的第二状态提供所述第二检测信号或值；
其中所述控制器可操作以选择性地增大死区时间值，在所述死区时间值期间所述第一及第二开关装置均响应于接收到处于所述第一状态中的所述第二检测信号或值而关断。
17.根据权利要求14所述的控制设备，其包括集成电路，所述集成电路包含：
模/数转换器，其接收所述感测信号且提供表示在所述串联电路中流动的谐振电流的感测值；
至少一个处理器，其经操作性地耦合以从所述模/数转换器接收所述感测信号且具有经操作性地耦合以将所述第一及第二开关控制信号提供到所述第一及第二开关装置的输出，所述至少一个处理器经编程以实施所述调制控制器且实施所述检测电路。
18.一种用于控制谐振功率转换系统的方法，所述方法包括：
感测在所述功率转换系统的串联电路中流动的谐振电流；
确定所述谐振电流在给定调制半循环的预定部分中是否低于预定阈值，所述预定部分在接通所述功率转换系统的开关装置之后的非零预定时间开始且在关断所述开关装置之前结束；以及
响应于确定所述谐振电流在所述给定调制半循环的所述预定部分中低于所述预定阈值，选择性地修改提供到所述功率转换系统的至少一个调制开关控制信号以促进所述开关装置的零电压开关或非零电压开关操作。
19.根据权利要求18所述的方法，其包括：响应于确定所述谐振电流在所述给定调制半循环的所述预定部分中低于所述阈值，选择性地关闭且重新启动所述功率转换系统。
20.根据权利要求18所述的方法，其包括：响应于确定所述谐振电流在所述给定调制半循序的所述预定部分中低于所述预定阈值，选择性地关断有源MOSFET且延迟所述功率转换系统的初级侧桥中的下一个MOSFET的接通。
LLC转换器及电感模式损失检测电路
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
24提供闭环调制以便通过根据任何合适形式的闭环调制调节技术选择性地调整开关控制信号HD及LD的工作循环来调节负载10处的输出条件。在此方面，可使用任何合适驱动电路
14、16，通过所述驱动电路14、16，可将来自调制控制器24的输出信号HD及LD与开关装置Q1及Q2操作性地介接以驱动合适栅极控制信号以用于选择性地接通或关断装置Q1、Q2，其中控制器集成电路12的某些实施方案可包含集成驱动电路14、16或在其它实施例中可使用单独的驱动电路。
图6中的图表110说明来自图1的检测电路30中的比较器32的输出的线34上的LOI比较器输出112，且图6中的图表120展示指示经由图1中的线39提供到调制控制器24的LOI检测电路输出的曲线122。在此实例中，所说明的开关循环在时间T1处开始，且高侧开关装置Q1在T3处关断，在此之后低侧开关装置Q2接通且保持接通直到时间T5为止以界定第一及第二半循环92及94，第一及第二半循环92及94在此情形中不具有相等的持续时间，如下文进一步描述。特定来说，图1的LOI检测电路30响应于经整流电流信号曲线102转变到低于图6的图表
100中的104处指示的第一阈值电压电平VTH而断言线39上的LOI检测信号。经整流谐振电流信号波形102到低于阈值VTH的这一转变在前半循环92的预定部分108期间发生。
108期间发生经整流电流信号102到低于阈值VTH的转变(图表100中104)为止，从而致使LOI信号122被断言(HIGH)，如图表120中展示。作为响应，图1的调制控制器24在此实施例中缩短在T5处关断低侧开关装置Q2之前的时间，借此后半循环94在此实施例中比前半循环后92短且转换器的开关频率增大。假设带来朝向电容区域51的转变的条件是瞬时的且在由控制器24进行的此响应行动之后不再存在，那么系统2用于调节负载10(图1)处的输出电压Vout的闭环操作将趋向于使开关频率降低回到稳态操作点。因此，如所见，检测电路30及调制控制器24在不需要系统关机的情况下促进电容区域操作的避免。在其它可行实施例中，可能在自恢复通过频率下的一或多次试图增加之后，控制器24可响应于线39上的LOI信号采取任何合适补救或主动行动，包含但不限于系统复位或关机。在某些实施例中，从电压参考36提供的阈值电压VTH可为恒定参考，或可使用可调整参考。
148，第一及第二开关控制信号HD 146及LD 148作为信号状态提供到驱动器14及16以用于调制开关电路，且开关控制信号状态146及148也作为输入提供到LOI比较及时序组件144，如图8中展示。在此情形中，比较及时序组件144由处理器140实施以比较基于通过线28提供的经整流信号的转换的感测值与预定LOI阈值152，以用于到调制控制组件24的LOI信号39(除在预定义或预定消隐时间150期间之外)的选择性地断言。
206处)转变到低于第二阈值VTH2时，经由断言LOZVS检测输出22在图表220中变高而通知调制控制器24。作为响应，调制控制器24在后半循环194期间选择性地增加死区时间199，其中图11中的第二及后续死区时间199b具有比初始死区时间值199a更长的持续时间。因此，在所说明的实例中，经整流谐振电流信号波形202在T5a处的相关第二预定时间208处高于阈值VTH2。因此，在调制控制器24中结合经由电路160的选择性LOZVS检测及对应信号或值179实施的选择性死区时间调整特征168有利地执行主动调整以减缓或避免系统2中的零电压开关损失或接近零电压开关损失。
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