一种软开通谐振变换器及其控制方法

申请号 CN202410055288.6 申请日 2024-01-12 公开(公告)号 CN118054644A 公开(公告)日 2024-05-17
申请人 华为数字能源技术有限公司; 发明人 何叶; 王达智;
摘要 本 申请 提供了一种软开通谐振变换器及其控制方法,该谐振变换器包括 开关 器件和控制 电路 ,控制电路包括 电流 检测模 块 和驱动模块,电流检测模块与开关器件连接;电流检测模块,用于获取流经开关器件的电流的方向;驱动模块,用于在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,第一方向为开关器件开通时流经开关器件的电流的反方向。采用本申请,可以保证谐振变换器的开关器件实现软开通,可靠性高,适用性强。
权利要求

1.一种软开通谐振变换器,其特征在于,所述谐振变换器包括开关器件和控制电路,所述控制电路包括电流检测模和驱动模块,所述电流检测模块与所述开关器件连接;
所述电流检测模块,用于获取流经所述开关器件的电流的方向;
所述驱动模块,用于在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通,所述第一方向为所述开关器件开通时流经所述开关器件的电流的反方向。
2.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述控制电路还包括第一或,所述第一或门的第一输入端连接所述电流检测模块的输出端,所述第一或门的第二输入端用于接收使能信号,所述第一或门的输出端连接所述驱动模块;
所述电流检测模块,用于在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向时,向所述第一或门输出高电平;
所述第一或门,用于在获得所述电流检测模块输出的高电平或者接收到所述使能信号时,向所述驱动模块输出高电平;
所述驱动模块,还用于在获得所述第一或门输出的高电平且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通。
3.根据权利要求1所述的谐振变换器,其特征在于,所述控制电路还包括第二或门,所述第二或门的第一输入端连接所述电流检测模块的输出端,所述第二或门的第二输入端连接所述驱动模块的输出端,所述第二或门的输出端连接所述驱动模块的输入端;
所述电流检测模块,用于在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向时,向所述第二或门输出高电平;
所述第二或门,用于在接收到所述第二或门输出的高电平,或者在所述驱动模块的输出端输出高电平时,向所述驱动模块输出高电平;
所述驱动模块,还用于在获得所述第二或门输出的高电平且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通。
4.根据权利要求1‑3任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述谐振变换器还包括谐振电路,所述开关器件通过第一支路与直流电源连接,所述开关器件通过第二支路与所述谐振电路连接,所述电流检测模块串联在所述第一支路或所述第二支路中;
所述电流检测模块,具体用于获取流经所述第一支路或者第二支路的电流的方向,以获得流经所述开关器件的电流的方向。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述谐振变换器包括谐振电路、两个所述控制电路和两个所述开关器件,所述两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,所述谐振电路连接所述两个开关器件串联连接的第一连接点;
所述两个开关器件与所述两个控制电路一一对应,所述控制电路串联在对应的所述开关器件与所述直流电源之间;或者,所述控制电路串联在对应的所述开关器件与所述第一连接点之间;
所述两个控制电路中的电流检测模块分别用于获取流经对应的所述开关器件的电流的方向,所述两个控制电路中的驱动模块分别用于在流经对应的所述开关器件的电流的方向为第一方向且对应的所述开关器件的开通周期到来时,控制对应的所述开关器件开通,所述第一方向为对应的所述开关器件开通时流经对应的所述开关器件的电流的反方向。
6.根据权利要求1‑4任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和多个控制电路,所述多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,所述两个开关器件中的一个开关器件连接所述直流电源的第一端,所述两个开关器件中的另一个开关器件连接所述直流电源的第二端;所述谐振电路连接所述两个开关器件串联连接的第一连接点;
所述多个控制电路与连接所述直流电源的第一端的多个开关器件一一对应;所述多个控制电路中各个控制电路均串联在所述直流电源的第一端与所述第一连接点之间;或者,所述多个控制电路与连接所述直流电源的第二端的多个开关器件一一对应;所述多个控制电路中各个控制电路均串联在所述直流电源的第二端与所述第一连接点之间;
所述各个控制电路中的电流检测模块用于获取流经对应的所述开关器件的电流的方向,所述各个控制电路中的驱动模块用于在流经对应的所述开关器件的电流的方向为第一方向且对应的所述开关器件的开通周期到来时,控制对应的所述开关器件开通,所述第一方向为对应的所述开关器件开通时流经对应的所述开关器件的电流的反方向。
7.根据权利要求5或6所述的谐振变换器,其特征在于,所述开关器件通过第一支路与所述直流电源连接,所述开关器件通过第二支路与所述谐振电路连接;所述电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,所述初级线圈串联在所述第一支路或者所述第二支路中;所述次级线圈与所述初级线圈耦合连接,所述方向判断单元与所述次级线圈电连接;
所述次级线圈,用于基于流经所述初级线圈的电流生成感应电流;
所述方向判断单元,用于确定所述感应电流的方向以获得流经所述第一支路或者第二支路的电流的方向。
8.根据权利要求7所述的谐振变换器,其特征在于,所述方向判断单元包括第一电阻、第二电阻和比较器,所述第一电阻与所述次级线圈并联,所述第一电阻的第一端连接所述比较器的第一输入端,所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的一端,所述第二电阻的另一端用于接收偏置电压;所述比较器的第二输入端用于接收参考电压,所述比较器的输出端连接所述驱动模块;
所述比较器,用于在目标输入端的电压大于所述参考电压时,向所述驱动模块输出高电平;所述目标输入端为所述比较器的第一输入端。
9.根据权利要求1‑4任一项所述的谐振变换器,其特征在于,所述谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和一个控制电路,所述多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,所述谐振电路连接所述两个开关器件串联连接的第一连接点;
所述控制电路串联连接在所述第一连接点与所述谐振电路之间,所述控制电路中的电流检测模块用于获取流经所述两个开关器件中一个开关器件的电流的方向,所述控制电路中的驱动模块用于在流经所述一个开关器件的电流的方向为第一方向且所述一个开关器件的开通周期到来时,控制所述一个开关器件开通,所述第一方向为所述一个开关器件开通时流经所述一个开关器件的电流的反方向。
10.根据权利要求9所述的谐振变换器,其特征在于,所述开关器件通过第二支路与所述谐振电路连接;所述电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,所述初级线圈串联在所述第二支路中;所述次级线圈与所述初级线圈耦合连接,所述方向判断单元与所述次级线圈电连接;
所述次级线圈,用于基于流经所述初级线圈的电流生成感应电流;
所述方向判断单元,用于确定所述感应电流的方向以获得流经所述第二支路的电流的方向。
11.根据权利要求10所述的谐振变换器,其特征在于,所述方向判断单元包括整流器和比较器;所述整流器的输入端与所述次级线圈连接,所述整流器的输出端与所述比较器的第一输入端连接,所述比较器的第二输入端用于接收参考电压,所述比较器的输出端连接所述驱动模块;
所述比较器,用于在目标输入端的电压大于所述参考电压时,向所述驱动模块输出高电平;所述目标输入端为所述比较器的第一输入端。
12.一种谐振变换器的控制方法,其特征在于,所述控制方法应用于控制电路,所述控制电路包括电流检测模块和驱动模块,所述电流检测模块用于与开关器件连接,所述控制方法包括:
所述电流检测模块获取流经所述开关器件的电流的方向;
所述驱动模块在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通,所述第一方向为所述开关器件开通时流经所述开关器件的电流的反方向。
13.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述控制电路还包括第一或门,所述第一或门的第一输入端连接所述电流检测模块的输出端,所述第一或门的第二输入端用于接收使能信号,所述第一或门的输出端连接所述驱动模块,所述控制方法还包括:
所述电流检测模块在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向时,向所述第一或门输出高电平;
所述第一或门在获得所述电流检测模块输出的高电平或者接收到所述使能信号时,向所述驱动模块输出高电平;
所述驱动模块在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通,包括:所述驱动模块在获得所述第一或门输出的高电平且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通。
14.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述控制电路还包括第二或门,所述第二或门的第一输入端连接所述电流检测模块的输出端,所述第二或门的第二输入端连接所述驱动模块的输出端,所述第二或门的输出端连接所述驱动模块的输入端,所述控制方法还包括:
所述电流检测模块在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向时,向所述第二或门输出高电平;
所述第二或门在接收到所述第二或门输出的高电平,或者在所述驱动模块的输出端输出高电平时,向所述驱动模块输出高电平;
所述驱动模块在流经所述开关器件的电流的方向为第一方向且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通,包括:所述驱动模块在获得所述第二或门输出的高电平且所述开关器件的开通周期到来时,控制所述开关器件开通。

说明书全文

一种软开通谐振变换器及其控制方法

技术领域

[0001] 本申请涉及开关控制技术领域,具体涉及一种软开通谐振变换器及其控制方法。

背景技术

[0002] 谐振变换器在工作过程中采用较高的开关频率,在提高功率密度的同时,也会导致开关损耗增加。谐振变换器通过驱动开关器件实现软开通,可以有效减小开关损耗并容许高频运行。软开通指的是开关器件在开通前通过谐振电路先将两端电压降至接近零,然后再驱动开关器件开通,开关器件在开通过程中不存在电压和电流的交叠。
[0003] 通常的,谐振变换器可以根据检测到的开关器件两端的电压,预测开关器件两端电压等于0的时刻,并根据该预测时刻控制开关器件开通,实现软开通。然而,由于开关器件在工作过程中的实际电压与预测电压存在偏差,谐振变换器根据上述预测时刻控制开关器件开通,无法保证开关器件软开通的实现,适用性差。发明内容
[0004] 本申请提供了一种软开通谐振变换器及其控制方法,该谐振变换器可以在控制开关器件开通时,保证开关器件实现软开通,可靠性高,适用性强。
[0005] 第一方面,本申请提供了一种软开通谐振变换器,该谐振变换器包括开关器件和控制电路,控制电路包括电流检测模和驱动模块,电流检测模块与开关器件连接;电流检测模块,用于获取流经开关器件的电流的方向;驱动模块,用于在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,第一方向为开关器件开通时流经开关器件的电流的反方向。在本申请中,谐振变换器可以通过控制电路中的电流检测模块,获取流经开关器件的电流的方向。可以理解的是,在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,表征开关器件符合软开通的实现条件。此时,谐振变换器在开关器件的开通周期到来时,通过控制电路的驱动模块控制开关器件开通,可以实现开关器件的软开通。本申请实施例中谐振变换器通过电流检测模块检测流经开关器件的电流的方向,可以在开关器件开通之前,确定开关器件是否符合软开通的实现条件,保证了开关器件软开通的准确实现,且无需额外的软件计算,可靠性高,适用性强。
[0006] 结合第一方面,在第一种可能的实施方式中,该控制电路还包括第一或,第一或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第一或门的第二输入端用于接收使能信号,第一或门的输出端连接驱动模块;电流检测模块,用于在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第一或门输出高电平;第一或门,用于在获得电流检测模块输出的高电平或者接收到使能信号时,向驱动模块输出高电平;驱动模块,还用于在获得第一或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。在本申请中,谐振变换器在电流检测模块和驱动模块之间设置第一或门,且该第一或门的第二输入端可以在接收使能信号时向驱动模块输出高电平,可以使得驱动模块在接收到高电平的情况下,在开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,避免了流经开关器件的电流过小时造成开关器件无法开通的问题。
[0007] 结合第一方面,在第二种可能的实施方式中,该控制电路还包括第二或门,第二或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第二或门的第二输入端连接驱动模块的输出端,第二或门的输出端连接驱动模块的输入端;电流检测模块,用于在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第二或门输出高电平;第二或门,用于在接收到第二或门输出的高电平,或者在驱动模块的输出端输出高电平时,向驱动模块输出高电平;驱动模块,还用于在获得第二或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。在本申请中,谐振变换器在电流检测模块和驱动模块之间设置第二或门,并通过第二或门的第二输入端接收驱动模块的输出端的高电平,可以在驱动模块控制开关器件开通之后,使得第二或门根据第二输入端的高电平向驱动模块输出高电平,进而使得驱动模块在控制开关器件软开通之后进行自定,以继续控制开关器件在开通周期内开通,保证开关器件的稳定工作。
[0008] 结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第二种可能的实施方式中的任一种,在第三种可能的实施方式中,谐振变换器还包括谐振电路,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接,电流检测模块串联在第一支路或第二支路中;电流检测模块,具体用于获取流经第一支路或者第二支路的电流的方向,以获得流经开关器件的电流的方向。在本申请中,谐振变换器通过将电流检测模块串联在第一支路或者第二支路中,可以检测流经第一支路或者第二支路的电流的方向,进而确定流经开关器件的电流的方向。
[0009] 结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第四种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、两个控制电路和两个开关器件,两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;两个开关器件与两个控制电路一一对应,控制电路串联在对应的开关器件与直流电源之间;或者,控制电路串联在对应的开关器件与第一连接点之间;两个控制电路中的电流检测模块分别用于获取流经对应的开关器件的电流的方向,两个控制电路中的驱动模块分别用于在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。在本申请中,谐振变换器将控制电路与对应的开关器件串联连接,可以通过控制电路中的电流检测模块检测流经对应的开关器件的电流的方向。可以理解的是,在对应的开关器件的电流的方向为第一方向时,该对应的开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该对应的开关器件的开通周期到来时,控制该对应的开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器可以实现两个串联连接的开关器件的软开通。
[0010] 结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第五种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和多个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,两个开关器件中的一个开关器件连接直流电源的第一端,两个开关器件中的另一个开关器件连接直流电源的第二端;谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;多个控制电路与连接直流电源的第一端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第一端与第一连接点之间;或者,多个控制电路与连接直流电源的第二端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第二端与第一连接点之间;各个控制电路中的电流检测模块用于获取流经对应的开关器件的电流的方向,各个控制电路中的驱动模块用于在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。在本申请中,谐振变换器将控制电路与对应的开关器件串联连接,可以通过控制电路中的电流检测模块检测流经对应的开关器件的电流的方向。可以理解的是,在对应的开关器件的电流的方向为第一方向时,该对应的开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该对应的开关器件的开通周期到来时,控制该对应的开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器可以通过多个控制电路分别实现多个开关器件的软开通。
[0011] 结合第一方面第四种可能的实施方式或者第五种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第一支路或者第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;次级线圈,用于基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元,用于确定感应电流的方向以获得流经第一支路或者第二支路的电流的方向。在本申请中,电流检测模块通过将初级线圈串联在第一支路或者第二支路中,可以将流经第一支路或者第二支路的电流耦合至次级线圈上,并通过方向判断单元根据次级线圈产生的感应电流的方向,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。由于初级线圈与次级线圈耦合连接,可以有效隔离电路的不同部分,起到保护和安全作用。
[0012] 结合第一方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,方向判断单元包括第一电阻、第二电阻和比较器,第一电阻与次级线圈并联,第一电阻的第一端连接比较器的第一输入端,第一电阻的第二端连接第二电阻的一端,第二电阻的另一端用于接收偏置电压;比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;比较器,用于在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。在本申请中,电流检测模块的次级线圈产生的感应电流流经第一电阻的方向不同,即流经第一支路或者第二支路的电流的方向不同时,比较器的第一输入端的电压不同,则电流检测模块可以通过比较器的第一输入端的电压与参考电压的比较结果,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。此外,电流检测模块通过偏置电压使得比较器的第一输入端的电压大于0,保证了比较器第一输入端的电压与参考电压的比较结果的准确性。
[0013] 结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第八种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和一个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;控制电路串联连接在第一连接点与谐振电路之间,控制电路中的电流检测模块用于获取流经两个开关器件中一个开关器件的电流的方向,控制电路中的驱动模块用于在流经一个开关器件的电流的方向为第一方向且一个开关器件的开通周期到来时,控制一个开关器件开通,第一方向为一个开关器件开通时流经一个开关器件的电流的反方向。在本申请中,谐振变换器将控制电路串联连接在谐振电路与第一连接点之间,可以通过一个控制电路中的电流检测模块,对连接于第一连接点的不同开关器件的电流的方向进行检测。可以理解的是,在一个开关器件的电流的方向为第一方向时,该一个开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该一个开关器件的开通周期到来时,通过驱动模块控制该一个开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器通过一个控制电路实现多个开关器件的软开通,可以节约成本。
[0014] 结合第一方面第八种可能的实施方式,在第九种可能的实施方式中,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;次级线圈,用于基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元,用于确定感应电流的方向以获得流经第二支路的电流的方向。在本申请中,电流检测模块通过将初级线圈串联在第二支路中,可以将流经第二支路的电流耦合至次级线圈上,并通过方向判断单元根据次级线圈产生的感应电流的方向,确定流经第二支路的电流的方向。由于初级线圈与次级线圈耦合连接,可以有效隔离电路的不同部分,起到保护和安全作用。
[0015] 结合第一方面第九种可能的实施方式,在第十种可能的实施方式中,方向判断单元包括整流器和比较器;整流器的输入端与次级线圈连接,整流器的输出端与比较器的第一输入端连接,比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;比较器,用于在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。在本申请中,电流检测模块将整流器的输入端与次级线圈连接,可以使感应电流流经整流器,并在整流器的输出端产生不同大小的电压,进而在比较器的第一输入端上产生不同大小的电压。电流检测模块通过比较第一输入端的电压与参考电压的大小,即可确定流经第二支路的电流的方向。
[0016] 第二方面,本申请还提供了一种谐振变换器的控制方法,该控制方法应用于控制电路,控制电路包括电流检测模块和驱动模块,电流检测模块用于与开关器件连接;该控制方法包括:电流检测模块获取流经开关器件的电流的方向;驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,第一方向为开关器件开通时流经开关器件的电流的反方向。
[0017] 结合第二方面,在第一种可能的实施方式中,控制电路还包括第一或门,第一或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第一或门的第二输入端用于接收使能信号,第一或门的输出端连接驱动模块,该控制方法还包括:电流检测模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第一或门输出高电平;第一或门在获得电流检测模块输出的高电平或者接收到使能信号时,向驱动模块输出高电平;驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,包括:驱动模块在获得第一或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。
[0018] 结合第二方面,在第二种可能的实施方式中,控制电路还包括第二或门,第二或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第二或门的第二输入端连接驱动模块的输出端,第二或门的输出端连接驱动模块的输入端,该控制方法还包括:电流检测模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第二或门输出高电平;第二或门在接收到第二或门输出的高电平,或者在驱动模块的输出端输出高电平时,向驱动模块输出高电平;驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,包括:驱动模块在获得第二或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。
[0019] 结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第二种可能的实施方式中的任一种,在第三种可能的实施方式中,谐振变换器还包括谐振电路,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接,电流检测模块串联在第一支路或第二支路中,该控制方法还包括:电流检测模块获取流经第一支路或者第二支路的电流的方向,以获得流经开关器件的电流的方向。
[0020] 结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第四种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、两个控制电路和两个开关器件,两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;两个开关器件与两个控制电路一一对应,控制电路串联在对应的开关器件与直流电源之间;或者,控制电路串联在对应的开关器件与第一连接点之间;该控制方法还包括:两个控制电路中的电流检测模块分别获取流经对应的开关器件的电流的方向,两个控制电路中的驱动模块分别在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。
[0021] 结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第五种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和多个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,两个开关器件中的一个开关器件连接直流电源的第一端,两个开关器件中的另一个开关器件连接直流电源的第二端;谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;多个控制电路与连接直流电源的第一端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第一端与第一连接点之间;或者,多个控制电路与连接直流电源的第二端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第二端与第一连接点之间;该控制方法还包括:各个控制电路中的电流检测模块获取流经对应的开关器件的电流的方向,各个控制电路中的驱动模块在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。
[0022] 结合第二方面第四种可能的实施方式或者第五种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第一支路或者第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;该控制方法还包括:次级线圈基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元确定感应电流的方向以获得流经第一支路或者第二支路的电流的方向。
[0023] 结合第二方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,方向判断单元包括第一电阻、第二电阻和比较器,第一电阻与次级线圈并联,第一电阻的第一端连接比较器的第一输入端,第一电阻的第二端连接第二电阻的一端,第二电阻的另一端用于接收偏置电压;比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;该控制方法还包括:比较器在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。
[0024] 结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第三种可能的实施方式中的任一种,在第八种可能的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和一个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;控制电路串联连接在第一连接点与谐振电路之间,该控制方法还包括:控制电路中的电流检测模块获取流经两个开关器件中一个开关器件的电流的方向,控制电路中的驱动模块在流经一个开关器件的电流的方向为第一方向且一个开关器件的开通周期到来时,控制一个开关器件开通,第一方向为一个开关器件开通时流经一个开关器件的电流的反方向。
[0025] 结合第二方面第八种可能的实施方式,在第九种可能的实施方式中,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;该控制方法还包括:次级线圈基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元确定感应电流的方向以获得流经第二支路的电流的方向。
[0026] 结合第二方面第九种可能的实施方式,在第十种可能的实施方式中,方向判断单元包括整流器和比较器;整流器的输入端与次级线圈连接,整流器的输出端与比较器的第一输入端连接,比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;该控制方法还包括:比较器在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。
[0027] 结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第十种可能的实施方式中的任一种,在第十一种可能的实施方式中,该控制方法还包括:驱动模块在开关器件的关断周期到来时控制开关器件关断。
[0028] 第三方面,本申请还提供了一种控制芯片,该控制芯片包括主控模块和如上述第一方面所述的谐振变换器中的控制电路,主控模块与控制电路连接;主控模块,用于向控制电路输入开关器件的驱动控制信号,以使控制电路在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,根据开关器件的驱动控制信号控制开关器件开通。
[0029] 应理解的是,本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。附图说明
[0030] 图1为本申请实施例提供的半桥谐振变换器的一结构示意图;
[0031] 图2为本申请实施例提供的全桥谐振变换器的一结构示意图;
[0032] 图3为本申请实施例提供的三相谐振变换器的一结构示意图;
[0033] 图4为本申请实施例提供的开关器件的一工作原理示意图;
[0034] 图5为本申请实施例提供的控制电路的一结构示意图;
[0035] 图6为本申请实施例提供的控制电路的另一结构示意图;
[0036] 图7为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图;
[0037] 图8为本申请实施例提供的电流检测模块的一结构示意图;
[0038] 图9为本申请实施例提供的电流检测模块的另一结构示意图;
[0039] 图10为本申请实施例提供的电流检测模块的又一结构示意图;
[0040] 图11为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图;
[0041] 图12为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图;
[0042] 图13为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图;
[0043] 图14为本申请提供的谐振变换器的控制方法的一流程示意图。

具体实施方式

[0044] 本申请实施例提供的谐振变换器包括开关器件以及开关器件的控制电路(为便于说明,以下内容将开关器件的控制电路简称为控制电路),该谐振变换器可以理解为具有谐振电路的功率变换器,例如,储能功率变换器、直流‑直流(Direct current‑Direct current converter,DC‑DC)变换器等。具体的,根据谐振变换器中多个开关器件所构成的开关电路的不同,本申请实施例提供的谐振变换器可以为半桥谐振变换器、全桥谐振变换器和三相谐振变换器等。为便于理解,以下内容以谐振变换器为半桥谐振变换器为例进行介绍。
[0045] 在一些可行的实施方式中,请参阅图1,图1为本申请实施例提供的半桥谐振变换器的一结构示意图。图1所示半桥谐振变换器100的输入端连接直流电源,输出端连接负载。该直流电源可以输出固定的直流电给半桥谐振变换器100,半桥谐振变换器100将输入的固定直流电转换为具有不同输出特性的直流电,并提供给负载进行使用。其中,半桥谐振变换器100可以通过控制开关电路110的开关频率,实现对输出电压的调节,进而可以调节直流电的输出特性。由此可见,直流电源提供的固定直流电在经过半桥谐振变换器100的功率变换之后,可以提供给具有不同功率需求的负载进行使用。其中,上述直流电源可以为光伏阵列、发电直流源或者储能电池等,上述负载可以为通信基站、家用设备、新能源设备、储能设备等用电设备,本申请在此不一一举例说明。
[0046] 上述半桥谐振变换器100包括开关电路110、控制电路120、谐振电路130、变压电路140和整流电路150。开关电路110的一端连接直流电源,可以接收直流电源输入的直流电。
该开关电路110还与控制电路120连接,该控制电路120可以控制开关电路110的开关频率,使开关电路110将直流电源输入的直流电转换为方波。具体的,开关电路110中包括串联连接于第一连接点M1的开关器件Q1和开关器件Q2,该开关器件Q1和开关器件Q2构成的开关电路110也可以称为半桥开关电路。可以理解的是,控制电路120可以根据驱动控制信号分别控制开关器件Q1和开关器件Q2开通或者关断,以控制开关电路110的开关频率,使开关电路
110输出不同频率特性的方波。
[0047] 上述开关电路110的另一端连接谐振电路130,开关电路110产生的方波输入给谐振电路130,由谐振电路130消除方波的谐波并输出基频的正弦波。上述谐振电路130与变压电路140连接,该变压电路140对谐振电路130输出的正弦波进行升压或者降压,并将经过升压或者降压的正弦波通过整流电路150进行整流,转换为稳定的直流电输出给负载。
[0048] 可以理解的是,全桥谐振变换器的开关电路为全桥开关电路,通常包括多个开关器件,本申请实施例提供的控制电路应用在全桥谐振变换器时,同理的,可以控制全桥开关电路中的各个开关器件开通或者关断。可以理解的是,三相谐振变换器的开关电路为三相开关电路,通常包括多个开关器件,本申请实施例提供的控制电路应用在三相谐振变换器时,同理的,可以控制三相开关电路中的各个开关器件开通或者关断。
[0049] 上述只是对本申请提供的谐振变换器的不同应用场景进行示例,而非穷举,本申请不对应用场景进行限制。
[0050] 本申请实施例提供的谐振变换器中控制电路对开关器件的具体控制原理,以及应用在上述不同应用场景时的具体实现请参见后续描述,此处暂不详述。
[0051] 需要说明的是,由上述内容可知,谐振变换器可以对直流电进行功率变换,得到具有不同输出特性的直流电。当谐振变换器控制开关器件以较高的开关频率运行时,可以实现更高的变换效率和功率密度。开关器件运行的开关频率可以理解为,在单位时间长度内,开关器件从关断到开通的次数,或者从开通到关断的次数。由于开关器件从关断到开通的过程中,开关器件的电压和电流剧烈变化,变化的电压和电流出现交叠,进而会产生功率损耗,即开关器件存在开通损耗。随着开关器件的开关频率提高,开关器件的开通损耗也会明显增加。为了在提高变换效率和功率密度的同时,减小开关器件的开通损耗,谐振变换器可以控制开关器件实现软开通。其中,开关器件的软开通指的是,在开关器件从关断到开通的过程中,开关器件的电压和电流没有产生交叠,因此不会产生功率损耗,可以减少开通损耗。由此可见,若要实现软开通,可以在开通之前使开关器件的电压降低至0,则开关器件在开通时电压和电流不会产生交叠,进而可以减少开通损耗。
[0052] 在一些可行的实施方式中,通常的,谐振变换器可以对开关器件两端的电压进行检测,并通过开关器件的端电压变化生成具有正弦特征的谐振电压波。进一步的,谐振变换器根据上述谐振电压波,通过软件计算得到开关器件的端电压下降到相应电压的时间点,以及回升至低点比较电压的时间点,从而提前预估出回升至高点比较电压的时间点,进而预测得到谐振电压过零点也即是端电压最小的时刻。谐振变换器根据该预测时刻控制开关器件开通,以实现软开通。
[0053] 然而,随着开关器件的开关频率不断提高,谐振变换器在根据谐振电压波对开关器件端电压最小的时刻进行预测时,计算量过大,会加大控制开关器件响应的延时,无法准确实现软开通。此外,开关器件在实际工作过程中的端电压变化与预测的端电压变化可能不一致,则谐振变换器根据预测时刻控制开关器件开通,不一定能实现软开通。由此可见,常规的谐振变换器控制开关器件实现软开通的可靠性低,适用性差。
[0054] 基于上述技术问题的提出,本申请实施例提供了一种软开通谐振变换器,可以在实现开关器件的高频运行的同时,保证开关器件的软开通,可靠性高,适用性强。
[0055] 在一些可行的实施方式中,请再次参阅图1,本申请实施例提供的谐振变换器可以为半桥谐振变换器100。具体的,图1所示半桥谐振变换器100中的开关电路110包括串联连接于第一连接点M1的开关器件Q1和开关器件Q2,谐振电路130连接该第一连接点M1。控制电路120可以包括第一控制电路和第二控制电路。其中,第一控制电路可以串联连接在图1所示的A1点或者A2点,该第一控制电路可以对流经开关器件Q1的电流方向进行检测,以确定开关器件Q1是否符合软开通的实现条件,并在开关器件Q1符合软开通的实现条件时,根据开关器件Q1的驱动控制信号,在开关器件Q1的开通周期到来时,控制开关器件Q1实现软开通。同理的,第二控制电路可以串联连接在图1所示的B1点或者B2点,该第二控制电路可以对流经开关器件Q2的电流方向进行检测,以确定开关器件Q2是否符合软开通的实现条件,并在开关器件Q2符合软开通的实现条件时,根据开关器件Q2的驱动控制信号,在开关器件Q2的开通周期到来时,控制开关器件Q2实现软开通。
[0056] 在一些可行的实施方式中,上述控制电路120包括第三控制电路,该第三控制电路可以设置在图1所示的C点。该第一控制电路可以对流经谐振电路130的电流方向进行检测,以获取流经开关器件Q1和开关器件Q2的电流的方向,进而可以确定开关器件Q1以及开关器件Q2是否符合软开通的实现条件,并在开关器件Q1符合软开通的实现条件时,根据开关器件Q1的驱动控制信号,在开关器件Q1的开通周期到来时,控制开关器件Q1实现软开通。并在开关器件Q2符合软开通的实现条件时,根据开关器件Q2的驱动控制信号,在开关器件Q2的开通周期到来时,控制开关器件Q2实现软开通。
[0057] 可以理解的是,相比于在A1点或者A2点设置第一控制电路,并在B1点或者B2点设置第一控制电路,半桥谐振变换器100通过在C点设置第三控制电路,可以减少一个控制电路,节约成本。
[0058] 在一些可行的实施方式中,上述谐振电路130包括串联连接的谐振电感L1和谐振电容C1。上述整流电路包括串联连接的二极管D1和二极管D2,串联连接的二极管D3和二极管D4、整流电容C2,具体连接方式可以参阅图1所示。需要说明的是,谐振电路130和整流电路150的具体实现可以根据实际应用场景进行调整,本申请实施例对此不作限制。
[0059] 总的来说,本申请实施例提供的谐振变换器可以为图1所示的半桥谐振变换器100,该半桥谐振变换器100在控制开关器件Q1或者开关器件Q2开通时,可以准确实现开关器件Q1或者开关器件Q2的软开通,降低半桥谐振变换器100的开通损耗,且可靠性高。
[0060] 在一些可行的实施方式中,请参阅图2,图2为本申请实施例提供的全桥谐振变换器的一结构示意图。图2所示全桥谐振变换器200的输入端连接直流电源,输出端连接负载。上述全桥谐振变换器200包括开关电路210、控制电路220、谐振电路230、变压电路240和整流电路250。
[0061] 需要说明的是,全桥谐振变换器200中各个电路的功能和作用可以参考上述图1半桥谐振变换器100的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0062] 在一些可行的实施方式中,上述开关电路210包括串联连接于第一连接点M1的开关器件Q1和开关器件Q2,以及串联连接于第一连接点M2的开关器件Q3和开关器件Q4。谐振电路230的一端连接该第一连接点M1,另一端连接第一连接点M2。控制电路220可以包括第一控制电路和第二控制电路。其中,第一控制电路可以串联连接在图2所示的A1点或者A2点,以对流经开关器件Q1和开关器件Q4的电流方向进行检测,进而确定开关器件Q1和开关器件Q4是否符合软开通的实现条件。同时,第二控制电路可以串联连接在图2所示的B1点或者B2点,以对流经开关器件Q2和开关器件Q3的电流方向进行检测,进而确定开关器件Q2和开关器件Q3是否符合软开通的实现条件。或者,上述第一控制电路可以串联连接在图2所示的A3点或者A4点,以对流经开关器件Q1和开关器件Q4的电流方向进行检测,进而确定开关器件Q1和开关器件Q4是否符合软开通的实现条件。同时,第二控制电路可以串联连接在图2所示的B3点或者B4点,以对流经开关器件Q2和开关器件Q3的电流方向进行检测,确定开关器件Q2和开关器件Q3是否符合软开通的实现条件。
[0063] 在一些可行的实施方式中,上述控制电路220包括第三控制电路,该第三控制电路可以设置在图2所示的C点。具体的,该第三控制电路的具体实现可以参阅上述图1所示的第三控制电路的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0064] 在一些可行的实施方式中,上述谐振电路230包括串联连接的谐振电感L1和谐振电容C1。上述整流电路包括串联连接的二极管D1和二极管D2,串联连接的二极管D3和二极管D4、整流电容C2,具体连接方式可以参阅图2所示。需要说明的是,谐振电路230、变压电路240和整流电路250的具体实现可以根据实际应用场景进行调整,本申请实施例对此不作限制。
[0065] 总的来说,本申请实施例提供的谐振变换器可以为图2所示的全桥谐振变换器200,该全桥谐振变换器200在控制开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3或者开关器件Q4开通时,可以准确实现开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3或者开关器件Q4的软开通,降低全桥谐振变换器200的开通损耗,且可靠性高。
[0066] 在一些可行的实施方式中,请参阅图3,图3为本申请实施例提供的三相谐振变换器的一结构示意图。图3所示三相谐振变换器300的输入端连接直流电源,输出端连接负载。上述三相谐振变换器300包括开关电路310、控制电路320、谐振电路330、变压电路340和整流电路350。
[0067] 需要说明的是,三相谐振变换器300中各个电路的功能和作用可以参考上述图1半桥谐振变换器100的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0068] 在一些可行的实施方式中,上述开关电路310包括串联连接于第一连接点M1的开关器件Q1和开关器件Q2、以及串联连接于第一连接点M2的开关器件Q3和开关器件Q4以及串联连接于第一连接点M3的开关器件Q5和开关器件Q6。谐振电路330的分别连接该第一连接点M1、第一连接点M2和第一连接点M3。控制电路320可以包括第一控制电路、第二控制电路和第三控制电路。其中,第一控制电路可以串联连接在图3所示的A1点或者A2点。同时,第二控制电路可以串联连接在图3所示的B1点或者B2点。同时,第三控制电路可以串联连接在图3所示的E1点或者E2点。或者,第一控制电路可以串联连接在图3所示的A3点或者A4点。同时,第二控制电路可以串联连接在图3所示的B3点或者B4点。同时,第三控制电路可以串联连接在图3所示的E3点或者E4点。可以理解的是,图3中控制电路320的具体实现可以参阅上述图2所示的控制电路220的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0069] 在一些可行的实施方式中,上述谐振电路330包括串联连接的谐振电感L11、谐振电感L12和谐振电容C11、串联连接的谐振电感L21、谐振电感L22和谐振电容C21以及串联连接的谐振电感L31、谐振电感L32和谐振电容C31。上述变压电路340包括第一线圈N1和第二线圈N2。上述整流电路包括串联连接的二极管D1和二极管D2、串联连接的二极管D3和二极管D4、以及串联连接的二极管D5和二极管D6,具体连接方式可以参阅图3所示。需要说明的是,谐振电路330、变压电路340和整流电路350的具体实现可以根据实际应用场景进行调整,本申请实施例对此不作限制。
[0070] 总的来说,本申请实施例提供的谐振变换器可以为图3所示的三相谐振变换器300,该三相谐振变换器300在控制开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5或者开关器件Q6开通时,可以准确实现开关器件Q1、开关器件Q2、开关器件Q3、开关器件Q4、开关器件Q5或者开关器件Q6的软开通,降低三相谐振变换器300的开通损耗,且可靠性高。
[0071] 本申请实施例提供的谐振变换器,可以通过与开关器件连接的电流检测模块,获取流经开关器件的电流的方向。在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,表征开关器件符合软开通的实现条件。此时,谐振变换器可以通过驱动模块根据开关器件的驱动控制信号,在开关器件的开通周期到来,即驱动控制信号为高电平时,控制开关器件实现软开通。本申请实施例中谐振变换器通过电流检测模块检测流经开关器件的电流的方向,可以在通过驱动模块控制开关器件开通之前,确定开关器件是否符合软开通的实现条件,保证了开关器件软开通的准确实现,且无需额外的软件计算,可靠性高,适用性强。
[0072] 需要说明的是,谐振变换器还可以包括控制芯片,该控制芯片可以理解为谐振变换器的中央处理器,例如集成电路(Integrated Circuit,IC)等。该控制芯片可以根据谐振变换器的运行状态对其中的开关电路、谐振电路等进行调整,以使谐振变换器稳定运行。在一些应用场景中,上述控制电路120与控制芯片可以是独立的设备,控制电路可以设置在控制芯片的外部。或者,在另一些情况下,控制电路120还可以是控制芯片内部的相关控制电路,例如数字信号处理(digital signal processing,DSP)单元、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)、微控制单元(microcontroller unit,MCU)或其它具有计算与控制功能的器件。
[0073] 为便于理解本申请实施例提供的谐振变换器的工作原理,下面结合图4至图13对本申请提供的谐振变换器中控制电路的工作原理进行示例说明。
[0074] 由上述内容可知,本申请实施例提供的谐振变换器通过控制电路可以准确实现开关器件的软开通,以减少开关电路的开通损耗,提高谐振变换器的运行效率。其中,本申请实施例提供的控制电路所控制的开关器件可以为场效应(MOSFET,MOS)管或者绝缘栅双极晶体管(Insulate‑Gate Bipolar Transistor,IGBT)等,本申请实施例在此不一一举例说明。为便于理解,本申请实施例在以下内容以控制电路实现单个开关器件软开通的控制原理为例进行详细说明。
[0075] 需要说明的是,由上述内容可知,为了保证开关器件以零电压开通,准确实现软开通,控制电路可以在控制开关器件开通之前先确定开关器件是否符合软开通的实现条件。对此,本申请的发明人在实践过程中发现,当电流从MOS管或者IGBT等开关器件内部的体二极管流经开关器件时,开关器件两端的电压会被钳位在0伏,此时开关器件的电压和电流不产生交叠,即开关器件符合软开通的实现条件,则控制电路可以控制开关器件准确实现软开通。
[0076] 具体的,请参阅图4,图4为本申请实施例提供的开关器件的一工作原理示意图。图4所示的开关器件为MOS管,该MOS管包括开关管和体二极管。该开关管的漏级与体二极管的负极连接,开关管的源级与体二极管的正极连接,开关管的栅极与控制电路连接。其中,体二极管的产生是由生产工艺造成的。控制电路可以向开关管的栅极输出高电平,控制开关管开通,即控制开关器件开通,此时电流从开关管的漏级流向源级。或者,控制电路可以向开关管的栅极输出低电平,控制开关管关断,即控制开关器件关断。进一步的,由于体二极管的正极连接开关管的源级,且体二极管的负极连接开关管的漏级,在开关管关断的情况下,若存在电流通过体二极管的正极流经负极,则体二极管的小压降限制会使得开关管的漏级和源级之间的电压下降,直至等于0伏。此时,控制电路可以控制开关管实现软开通,即实现开关器件的软开通。总的来说,在开关器件关断的情况下,电流从开关器件中的体二极管流经开关器件,可以使得开关器件两端的电压等于0伏,此时开关器件符合软开通的实现条件,则控制电路可以控制开关器件准确实现软开通。
[0077] 同理的,对于其他伴随有体二极管的开关器件,例如IGBT,控制电路同样可以根据上述原理判断开关器件是否符合软开通的条件,即开关器件两端的电压是否等于0伏,以准确实现开关器件的软开通,本申请在此不作赘述。
[0078] 由此可见,本申请实施例提供的控制电路可以在控制开关器件开通之前,通过检测流经开关器件的电流方向,以在电流方向为从开关器件的体二极管流经开关器件时,确定开关器件两端的电压等于0伏,进而确定开关器件符合软开通的实现条件,可以准确实现开关器件的软开通。需要说明的是,由上述内容可知,电流从体二极管流经开关器件的方向,与开关器件开通时电流流经开关器件的方向相反。示例性,如图4所示的开关器件在开通时,电流从开关器件的漏级流向源级,而当开关器件关断,电流从开关器件内部的体二极管流经开关器件时,电流从开关器件的源级流向源级。因此,本申请实施例提供的控制电路可以在控制开关器件开通之前,检测流经开关器件的电流方向,并在电流方向与开关器件开通时流经电流的方向相反时,确定电流从开关器件内部的体二极管流经开关器件,进而可以确定开关器件两端的电压等于0伏,开关器件符合软开通的实现条件。
[0079] 在一些可行的实施方式中,请参阅图5,图5为本申请实施例提供的控制电路的一结构示意图。图5所示的开关器件Q1通过第一支路与直流电源连接,并通过第二支路与谐振电感L连接,开关器件Q2与开关器件Q1串联连接。该谐振电感L可以理解为上述谐振电路130或者谐振电路230中的谐振电感L1,也可以理解为上述谐振电路330中的谐振电感L11、谐振电感L12、谐振电感L12。其中,第一支路上流经电流的方向,与流经开关器件Q1的电流的方向一致。示例性的,假设直流电源输出第一直流电I1给开关器件Q1,则第一直流电I1从左往右流经第一支路,并从上往下流经开关器件Q1,并从左往右流经第二支路,传输给谐振电感L。此时,流经开关器件Q1的电流方向与第一支路的电流方向一致。同理的,假设谐振电感L向开关器件Q1输出第二直流电I2,则第二直流电I2从右往左流经第二支路,并从下往上流经开关器件Q1,并从右往左流经第一支路。此时,流经开关器件Q1的电流方向与第一支路的电流方向一致。
[0080] 在一些可行的实施方式中,由上述内容可知,控制电路500通过检测流经开关器件Q1的电流方向,可以确定开关器件Q1是否符合软开通的实现条件。由于流经第一支路的电流方向与流经开关器件Q1的电流方向相同,则控制电路500可以通过检测第一支路的电流方向,确定流经开关器件Q1的电流方向,进而可以确定开关器件Q1是否符合软开通的实现条件。
[0081] 具体的,图5所示的控制电路500包括电流检测模块510,该电流检测模块510串联在第一支路,可以对第一支路的电流方向进行检测。进一步的,当电流检测模块510检测到第一支路的电流方向为第一方向时,表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1,即开关器件Q1两端的电压等于0伏。其中,上述第一方向指的是,当开关器件Q1开通时流经第一支路的电流的反方向。
[0082] 示例性的,假设图5所示的开关器件Q1在开通时,开关器件Q1中流经的电流为第一直流电I1,则在开关器件Q1开通时,第一支路流经的电流方向为从左往右(即第一直流电I1的电流方向)。进一步的,在开关器件Q1关断的情况下,若电流从开关器件Q1内部的体二极管流经开关器件Q1,开关器件Q1中流经的电流为与第一直流电I1方向相反的第二直流电I2。此时,第一支路流经的电流方向为从右往左(即第二直流电I2的电流方向)。因此,电流检测模块510可以将从右往左的电流方向确定为第一方向。可以理解的是,当电流检测模块510检测到第一支路的电流方向为第一方向,即从右往左时,表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1,开关器件Q1两端的电压等于0伏,可以实现软开通。
[0083] 同理的,假设图5所示的开关器件Q1在开通时,开关器件Q1中流经的电流为第二直流电I2,则在开关器件Q1开通时,第一支路流经的电流方向为从右往左(即第二直流电I2的电流方向)。进一步的,在开关器件Q1关断的情况下,若电流从开关器件Q1内部的体二极管流经开关器件Q1,开关器件Q1中流经的电流为与第二直流电I2方向相反的第一直流电I1。此时,第一支路流经的电流方向为从左往右(即第一直流电I1的电流方向)。因此,电流检测模块510可以将从左往右的电流方向确定为第一方向。可以理解的是,当电流检测模块510检测到第一支路的电流方向为第一方向,即从左往右时,表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1,开关器件Q1两端的电压等于0伏,可以实现软开通。
[0084] 在一些可行的实施方式中,如图5所示,控制电路500还包括驱动模块520,该驱动模块520与电流检测模块510连接,并与开关器件Q1连接,可以控制开关器件Q1开通或者关断。通常的,驱动模块520可以根据驱动控制信号控制开关器件Q1开通或者关断。该驱动控制信号指的是脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)信号。PWM信号的高电平状态表征开关器件Q1的开通周期,PWM信号的低电平状态表征开关器件Q1的关断周期。进一步的,驱动模块520可以调节PWM信号的占空比和频率,以调节开关器件Q1的开关频率。其中,PWM信号的占空比指的是PWM信号为高电平状态的时间占据总周期时间的百分比,而PWM信号的频率表征PWM信号在高低电平状态之间的切换速度。可以理解的是,PWM信号的频率等于开关器件Q1的开关频率,则驱动模块520可以通过提高PWM信号的频率,使得开关器件Q1高频运行。进一步的,为了使得驱动模块520可以在开关器件Q1的开通周期到来,即PWM信号为高电平状态时,控制开关器件Q1实现软开通,电流检测模块510可以在检测到第一支路的电流方向为第一方向,生成高电平并传输给驱动模块520。该高电平表征开关器件Q1两端的电压等于0伏,即开关器件Q1符合软开通的实现条件。因此,当驱动模块520接收到高电平时,驱动模块520根据PWM信号,在开关器件Q1的开通周期到来时控制开关器件Q1开通,可以准确实现软开通,减少开通损耗。
[0085] 在一些可行的实施方式中,控制电路除了可以检测第一支路的电流方向,还可以通过检测第二支路的电流方向,确定流经开关器件的电流方向,进而可以确定开关器件是否符合软开通的实现条件。具体的,请参阅图6,图6为本申请实施例提供的控制电路的另一结构示意图。图6所示的开关器件Q1通过第一支路与直流电源连接,并通过第二支路与谐振电感L连接,并与开关器件Q2串联连接于第一连接点M1。该开关器件Q2还与直流电源连接。该谐振电感L可以理解为上述谐振电路130或者谐振电路230中的谐振电感L1,也可以理解为上述谐振电路330中的谐振电感L11、谐振电感L12、谐振电感L12。其中,第二支路包括第一电流支路和第二电流支路,第一电流支路为开关器件Q1与第一连接点M1连接的支路,第二电流支路为谐振电感与第一连接点M1连接的支路。可以理解的是,第一电流支路上流经电流的方向,与流经开关器件Q1的电流的方向一致。示例性的,假设直流电源输出第一直流电I1给开关器件Q1,则第一直流电I1从左往右流经第一支路,并从上往下流经开关器件Q1,并从上往下流经第一电流支路,传输给谐振电感L。此时,流经开关器件Q1的电流方向与第一电流支路的电流方向一致。同理的,假设谐振电感L向开关器件Q1输出第二直流电I2,则第二直流电I2从下往上流经第一电流支路,并从下往上流经开关器件Q1,并从右往左流经第一支路。此时,流经开关器件Q1的电流方向与第一电流支路的电流方向一致。
[0086] 由上述内容可知,控制电路600通过检测流经开关器件Q1的电流方向,可以确定开关器件Q1是否符合软开通的实现条件。由于流经第一电流支路的电流方向与流经开关器件Q1的电流方向相同,则控制电路600可以通过检测第一电流支路的电流方向,确定流经开关器件Q1的电流方向,进而可以确定开关器件Q1是否符合软开通的实现条件。
[0087] 具体的,图6所示的控制电路600包括电流检测模块610,该电流检测模块610串联在第一电流支路中,可以对第一电流支路的电流方向进行检测。进一步的,当电流检测模块610检测到第一电流支路的电流方向为第一方向时,表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1,即开关器件Q1两端的电压等于0伏。其中,上述第一方向指的是,当开关器件Q1开通时流经第一电流支路的电流的反方向。
[0088] 需要说明的是,上述电流检测模块610对第一电流支路的电流方向进行检测的具体实现,可以参考上述图5中电流检测模块510的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0089] 在一些可行的实施方式中,图6所示的控制电路600还包括驱动模块620,该驱动模块620的具体实现可以参阅上述图5所示的驱动模块520的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0090] 在一些可行的实施方式中,控制电路除了可以检测第一支路或者第二支路中第一电流支路的电流方向,还可以通过检测第二支路中第二电流支路的电流方向,确定流经开关器件的电流方向,进而可以确定开关器件是否符合软开通的实现条件。具体的,请参阅图7,图7为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图。图7所示的开关器件Q1通过第一支路与直流电源连接,并通过第二支路与谐振电感L连接,并与开关器件Q2串联连接于第一连接点M1。该开关器件Q2还与直流电源连接。该谐振电感L可以理解为上述谐振电路130或者谐振电路230中的谐振电感L1,也可以理解为上述谐振电路330中的谐振电感L11、谐振电感L12、谐振电感L12。其中,第二支路包括第一电流支路和第二电流支路,第一电流支路为开关器件Q1与第一连接点M1连接的支路,第二电流支路为谐振电感与第一连接点M1连接的支路。可以理解的是,第二电流支路上流经电流的方向,与流经开关器件Q1的电流的方向相关。示例性的,假设开关器件Q1开通时的电流方向为从上往下,则当流经开关器件Q1的电流的方向从下往上时,开关器件Q1两端的电压等于0伏。进一步的,当谐振电感L向开关器件Q1输出第二直流电I2,则第二直流电I2从右往左流经第二电流支路,并从下往上流经开关器件Q1。此时,开关器件Q1两端的电压等于0伏,则控制电路可以在检测到第二电流支路的电流方向为从右往左时,确定开关器件Q1符合软开通的实现条件。
[0091] 同理的,第二电流支路上流经电流的方向,与流经开关器件Q2的电流的方向也相关。示例性的,假设开关器件Q2开通时的电流的方向从上往下,则当流经开关器件Q2的电流的方向从下往上时,开关器件Q1两端的电压等于0伏。此时,第二电流支路上电流流经的方向为从左往右。由此可见,当开关器件Q1两端的电压为0伏时,流经第二电流支路的电流的方向,与开关器件Q2两端的电压为0伏时,与流经第二电流支路的电流的方向相反。控制电路700可以在检测到第二电流支路的电流方向为从右往左时,确定开关器件Q1符合软开通的实现条件,并在检测到第二电流支路的电流方向为从左往右时,确定开关器件Q2符合软开通的实现条件。以上仅为示例,不构成对本申请的限制。
[0092] 具体的,图7所示的控制电路700包括电流检测模块710,该电流检测模块710串联在第二电流支路,可以对第二电流支路的电流方向进行检测。进一步的,电流检测模块710可以对流经第二电流支路的电流的方向进行检测,并在流经第二电流支路的电流的方向为第一方向时,确定开关器件Q1两端的电压等于0伏。该第一方向表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1时,流经第二电流支路的电流的方向。进一步的,电流检测模块710可以在检测到流经第二电流支路的电流的方向为第一方向的反方向时,确定开关器件Q2两端的电压等于0伏。
[0093] 需要说明的是,上述电流检测模块710对第二电流支路的电流方向进行检测的具体实现,可以参考上述图5中电流检测模块510的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0094] 在一些可行的实施方式中,图7所示的控制电路700还包括驱动模块720,该驱动模块520的具体实现可以参阅上述图5所示的驱动模块520的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0095] 本申请提供的谐振变换器,可以通过串联连接在第一支路或者第二支路的电流检测模块,获取流经第一支路或者第二支路的电流的方向,进而在通过电流检测模块检测到流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向时,确定开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器通过驱动模块根据开关器件的驱动控制信号,在开关器件的开通周期到来,即驱动控制信号为高电平时,控制开关器件实现软开通。本申请实施例中谐振变换器通过控制电路的电流检测模块检测第一支路或者第二支路上电流的方向,可以在通过驱动模块控制开关器件开通之前,确定开关器件是否符合软开通的实现条件,保证了开关器件软开通的准确实现,且无需额外的软件计算,可靠性高,适用性强。
[0096] 在一些可行的实施方式中,请参阅图8,图8为本申请实施例提供的电流检测模块的一结构示意图。图8所示的电流检测模块800包括初级线圈810、次级线圈820和方向判断单元830。需要说明的是,上述初级线圈810可以串联在上述图3所示的第一支路中,或者串联在图4所示的第二支路的第一电流支路中,或者串联在图5所示的第二支路的第二电流支路中。上述次级线圈820与初级线圈810耦合连接,并与方向判断单元830连接,该方向判断单元830与驱动模块连接。
[0097] 上述初级线圈810串联在上述第一支路或者第二支路中,当第一支路或者第二支路的电流流经初级线圈810时,该初级线圈810可以在电流变化的作用下产生磁场,进而使得耦合连接的次级线圈820在磁场作用下产生相应的感应电流。可以理解的是,图8所示的初级线圈的同名端与次级线圈820的同名端在同一侧,则流经初级线圈810的电流的方向,与次级线圈820上产生的感应电流的方向相反。也就是说,当第一支路或者第二支路的电流从上往下流经初级线圈810时,在次级线圈820上产生感应电流的方向为从下往上。在一些应用场景中,流经初级线圈810的电流的方向,还可以与次级线圈820上产生的感应电流的方向相同,本申请实施例对此不作限定。
[0098] 由此可见,初级线圈810通过将流经第一支路或者第二支路的电流耦合至次级线圈820,可以在次级线圈820中产生电流方向与流经第一支路或者第二支路的电流的方向相关的感应电流。进一步的,次级线圈820将该感应电流传输给方向判断单元830,由方向判断单元830对感应电流的方向进行判断,并根据判断得到的感应电流的方向,得到流经第一支路或者第二支路的电流的方向。可以理解的是,方向判断单元830在根据感应电流的方向,得到流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向时,可以确定开关器件两端的电压等于0伏,即开关器件符合软开通的实现条件。此时,方向判断单元830可以生成高电平,并传输给驱动模块,以使驱动模块在获得高电平且开关器件的开通周期到来时,根据开关器件的驱动控制信号控制开关器件实现软开通。
[0099] 示例性的,假设流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向时,流经初级线圈810的电流的方向为从上往下,且次级线圈820基于初级线圈810从上往下流经的电流,产生的感应电流的方向为从下往上。当方向判断单元830接收次级线圈820产生的感应电流,并判断得到该感应电流流经次级线圈820的方向为从下往上,则方向判断单元830可以得到流经初级线圈810的电流的方向为从上往下,进一步的,可以得到流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向。此时,开关器件两端的电压等于0伏,即开关器件符合软开通的实现条件,则方向判断单元830可以输出高电平给驱动单元,以使驱动模块在获得高电平且开关器件的开通周期到来时,根据开关器件的驱动控制信号控制开关器件实现软开通。可以理解的是,以上仅为示例,不构成对本申请实施例的限制。
[0100] 本申请实施例中电流检测模块通过将初级线圈串联在第一支路或者第二支路中,可以将流经第一支路或者第二支路的电流耦合至次级线圈上,并通过方向判断单元根据次级线圈产生的感应电流的方向,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。同时,由于初级线圈与次级线圈耦合连接,可以有效隔离电路的不同部分,起到保护和安全作用。
[0101] 在一些可行的实施方式中,图5所示的电流检测模块510的具体结构可以如图9所示。具体的,请参阅图9,图9为本申请实施例提供的电流检测模块的另一结构示意图。图9所示的电流检测模块900包括初级线圈910、次级线圈920和方向判断单元930。上述初级线圈910可以串联在上述图5所示的第一支路中,上述次级线圈920与初级线圈910耦合连接,并与方向判断单元930连接。上述方向判断单元930包括第一电阻R1、第二电阻R2和比较器Uc,该方向判断单元930与驱动模块连接。该第一电阻R1与次级线圈920并联连接,且第一电阻R1与次级线圈920并联的第一端i11连接比较器Uc的第一输入端i21,第一电阻R1与次级线圈920并联的第二端i12连接第二电阻R2的一端,上述比较器Uc的第二输入端i22接收参考电压,上述比较器Uc的输出端i23连接驱动模块。
[0102] 需要说明的是,当次级线圈920产生感应电流时,该感应电流会流经第一电阻R1,并在第一电阻R1的两端产生电压差,进而可以使得第一电阻R1的第一端i11产生电压。其中,第一电阻R1的第一端i11产生电压的大小与感应电流流经第一电阻R1的方向有关,即与流经第一支路的电流的方向有关。
[0103] 示例性的,假设当次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第一端i11流向第二端i12时,第一端i11的电压比第二端i12的电压高,且第一端i11的电压为1.5伏。当次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第二端i12流向第一端i11时,第一端i11的电压比第二端i12的电压低,且第一端i11的电压为‑1.5伏。由此可见,比较器Uc通过判断第一电阻R1的第一端i11的电压大小,可以确定感应电流流经第一电阻R1的方向,进而可以确定流经第一支路的电流的方向。为此,比较器Uc可以通过第一输入端i21获取第一电阻R1的第一端i11的电压,该第一输入端i21的电压可以表征感应电流流经第一电阻R1的方向,并表征流经第一支路的电流的方向。
[0104] 进一步的,为了使得比较器Uc可以基于第一输入端i21的电压的大小准确判断流经第一支路的电流的方向,避免第一输入端i21的电压为负值时造成判断失误,本申请实施例中,电流检测模块900可以通过在第二电阻R2的另一端加载偏置电压Vbias,提高第一电阻R1的第一端i11的电压,保证第一输入端i21的电压大于0。可以理解的是,当偏置电压Vbias通过第二电阻R2输入时,会使得第一电阻R1的第一端i11和第二端i12的电压升高。示例性的,假设上述偏置电压Vbias为1.5伏,则在次级线圈920未生成感应电流时,第一输入端i21的电压为1.5伏。进一步的,当次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第二端i12流向第一端i11时,第一输入端i21的电压为‑1.5+1.5=0伏。同理的,当次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第二端i12流向第一端i11时,第一输入端i21的电压为1.5+1.5=3伏。
[0105] 由此可见,本申请实施例中电流检测模块900通过第一电阻R1和第二电阻R2,可以在感应电流流经第一电阻R1的方向不同,即流经第一支路的电流的方向不同时,在第一电阻R1的第一端i11产生不同大小的电压,使得比较器Uc的第一输入端i21的电压不同,进而可以根据第一输入端i21的电压的大小确定流经第一支路的电流的方向。此外,电流检测模块900还通过偏置电压Vbias使得比较器Uc第一输入端i21的电压大于0,保证了比较器Uc判断的准确性。
[0106] 进一步的,比较器Uc可以根据第二输入端i22的参考电压Vref对第一输入端i21的电压进行判断。示例性,由上述内容可知,在流经第一支路的电流的方向为第一方向时,次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第二端i12流向第一端i11,第一输入端i21的电压为1.5+1.5=3伏。相反的,当次级线圈920产生的感应电流从第一电阻R1的第二端i12流向第一端i11时,第一输入端i21的电压为‑1.5+1.5=0伏,则比较器Uc可以将参考电压Vref设置为1.5伏,并在第一输入端i21的电压大于参考电压Vref的电压值1.5伏时,确定流经第一支路的电流的方向为第一方向,即开关器件两端的电压等于0伏。此时,比较器Uc向驱动模块输出高电平,以使驱动模块在获得高电平且开关器件的开通周期到来时,根据开关器件的驱动控制信号控制开关器件实现软开通。可以理解的是,以上仅为示例,不构成对本申请实施例的限制。
[0107] 在一些可行的实施方式中,图6所示的电流检测模块610的具体结构可以参考图9所示的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0108] 在一些可行的实施方式中,由上述内容可知,在图7所示的控制电路700中,开关器件Q1和开关器件Q1串联在第二电流支路上。当开关器件Q1两端的电压为0伏时,流经第二电流支路的电流的方向,与开关器件Q2两端的电压为0伏时,与流经第二电流支路的电流的方向相反。为了使得电流检测模块710可以根据流经第二电流支路的电流的方向,确定符合软开通实现条件的开关器件(开关器件Q1或者开关器件Q2),图7所示的电流检测模块710的具体结构可以如图10所示。具体的,请参阅图10,图10为本申请实施例提供的电流检测模块的又一结构示意图。图10所示的电流检测模块1000包括初级线圈1010、次级线圈1020、整流器1030、比较器1041和比较器1042。上述初级线圈1010串联在上述图7所示的第二支路的第二电流支路中,上述次级线圈1020与初级线圈1010耦合连接,并与整流器1030的输入端连接。
上述整流器1030的输出端i31与比较器1041的第一输入端连接,上述整流器1030的输出端i32与比较器1042的第一输入端连接。上述比较器1041的第二输入端以及比较器1042的第二输入端均接收参考电压Vref。
[0109] 可以理解的是,当流经第二电流支路的电流的方向不同时,次级线圈1020产生感应电流的方向也不同,整流器1030可以对不同方向的感应电流进行整流,并在输出端i31或者输出端i32产生相应的电压。其中,整流器1030的输出端i31或者输出端i32的电压大小与次级线圈1020产生的感应电流的方向有关,即与流经第二电流支路的电流的方向有关。为此,比较器1041可以基于其第一输入端的电压大小判断流经第二电流支路的电流的方向,同时比较器1042也可以基于其第一输入端的电压大小判断流经第二电流支路的电流的方向。比较器1041和比较器1042可以分别根据各自的第一输入端电压的大小确定流经第二电流支路的电流的方向,进而确定符合软开通实现条件的开关器件。
[0110] 示例性的,假设当流经第二电流支路的电流的方向为第一方向时,图10所示的次级线圈1020产生的感应电流从下往上。该第一方向表征电流从开关器件Q1的体二极管流经开关器件Q1时,流经第二电流支路的电流的方向。此时,图10所示的整流器1030的输入端获取该感应电流后,在整流器1030的输出端i31产生3伏的电压,整流器1030的输出端i32未产生电压,即整流器1030的输出端i32为0伏。相反的,当次级线圈1020产生的感应电流从上往下时,整流器1030的输入端获取该感应电流后,在整流器1030的输出端i32产生3伏的电压,整流器1030的输出端i31未产生电压,即整流器1030的输出端i31为0伏。由此可见,比较器1041通过判断整流器1030的输出端i31的电压大小,可以确定开关器件Q1是否符合开通的实现条件。同理的,比较器1042通过判断整流器1030的输出端i32的电压大小,可以确定开关器件Q2是否符合开通的实现条件。为此,比较器1041可以通过其第一输入端获取整流器
1030的输出端i31的电压,比较器1042可以通过其第一输入端获取整流器1030的输出端i32的电压。
[0111] 进一步的,比较器1041根据第二输入端的参考电压Vref对第一输入端的电压大小进行判断。示例性,由上述内容可知,在流经第二电流支路的电流的方向为第一方向时,次级线圈1020产生的感应电流的方向为从下往上,整流器1030的输出端i31的电压为3伏。相反的,当次级线圈1020产生的感应电流的方向为从上往下,整流器1030的输出端i31的电压为0伏,则比较器1041可以将参考电压Vref设置为1.5伏,并在其第一输入端的电压大于参考电压Vref的电压值1.5伏时,确定流经第二电流支路的电流的方向为第一方向,即开关器件Q1两端的电压等于0伏。此时,比较器1041向驱动模块输出高电平,以使驱动模块在获得高电平且开关器件的开通周期到来时,根据开关器件的驱动控制信号控制开关器件实现软开通。同理的,比较器1042可以根据第二输入端的参考电压Vref对第一输入端的电压进行判断,以确定开关器件Q2是否符合软开通的实现条件,本申请实施例在此不作赘述。可以理解的是,以上仅为示例,不构成对本申请实施例的限制。
[0112] 在一些可行的实施方式中,请再次参阅图10,图10所示的整流器1030具体可以包括串联连接的二极管D1和二极管D2、串联连接的二极管D3和二极管D4、第三电阻R3和第四电阻R4。其中,次级线圈1020的一端连接二极管D1和二极管D2的串联连接点,次级线圈1020的另一端连接二极管D3和二极管D4的串联连接点。上述二极管D2的负极和二极管D4的负极连接。上述二极管D1的正极连接输出端i31,二极管D4的正极连接输出端i32。
[0113] 在一些可行的实施方式中,由上述内容可知,电流检测模块的比较器(比较器1041或者比较器1042)可以根据第一输入端的电压与第二输入端的参考电压Vref的比较结果,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。其中,第一输入端的电压大小与流经第一支路或者第二支路的电流的方向有关,同时,还与流经第一支路或者第二支路的电流的大小有关。示例性的,在一些应用场景中,当流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向时,若流经第一支路或者第二支路的电流过小,会使得比较器的第一输入端电压小于参考电压Vref。此时,比较器根据第一输入端的电压与参考电压Vref的比较结果,会判断流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向的反方向,即开关器件两端的电压不为0伏,造成误判,进而影响控制电路对开关器件的控制。
[0114] 可以理解的是,为了准确实现开关器件的软开通,本申请实施例的控制电路可以在流经第一支路或者第二支路的电流过小时,通过使能信号EN使驱动模块根据驱动控制信号控制开关器件开通。具体的,请参阅图11,图11为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图。图11所示的控制电路1100包括电流检测模块1110、第一或门1120以及驱动模块1130。上述第一或门1120设置在电流检测模块1110和驱动模块1130之间。该第一或门1120的第一输入端连接电流检测模块1110的输出端,可以在接收到电流检测模块1110输出的高电平时,向驱动模块1130输出高电平,该高电平用于表征开关器件两端的电压等于0伏,即开关器件符合软开通的实现条件。或者,该第一或门1120的第二输入端在接收到使能信号EN时,可以向驱动模块1130输出高电平。其中,第一或门1120的第二输入端接收的使能信号EN可以是由上述谐振变换器中的控制芯片生成。具体的,该谐振变换器的控制芯片可以检测流经第一支路或者第二支路的电流的大小,并在检测到流经第一支路或者第二支路的电流过小时,生成使能信号EN并传输给第一或门1120的第二输入端。可以理解的是,使能信号EN的生成方式可以根据应用场景进行调整,本申请实施例在此不一一举例说明。进一步的,第一或门1120接收到使能信号EN或者电流检测模块1110输出的高电平时,向驱动模块输出高电平,以使驱动模块在获取高电平时,根据驱动控制信号PWM控制开关器件开通。
[0115] 总的来说,第一或门1120在接收到使能信号EN和电流检测模块1110输出的高电平中的任意一个,或者同时接收到使能信号EN和电流检测模块1110输出的高电平时,通过输出端向驱动模块输出高电平。
[0116] 本申请实施例提供的控制电路通过在电流检测模块和驱动模块之间设置第一或门,并在流经第一支路或者第二支路的电流过小时,使第一或门根据获取的使能信号,向驱动模块输出高电平,以使驱动模块根据驱动控制信号PWM控制开关器件开通,避免了流经第一支路或者第二支路的电流过小时造成开关器件无法开通的问题。
[0117] 在一些可行的实施方式中,由上述内容可知,驱动模块在接收到高电平之后,再根据驱动控制信号PWM控制开关器件在开通周期开通,可以保证开关器件实现软开通。进一步的,开关器件开通时流经开关器件的电流的方向,与电流通过开关器件的体二极管流经开关器件的电流的方向是相反的。也就是说,驱动模块控制开关器件开通后,电流检测模块检测到流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向的反方向,则电流检测模块不会输出高电平给驱动模块。此时,驱动模块没有获得高电平,无法控制开关器件在开关器件的开通周期持续开通。
[0118] 为了使得驱动模块控制开关器件实现软开通的同时,可以继续控制开关器件在开通周期内持续开通,保证开关器件的稳定运行,本申请实施例提供的控制电路可以在驱动模块和电流检测模块之间设置第二或门,具体的,请参阅图12,图12为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图。图12所示的控制电路1200包括电流检测模块1210、第二或门1220以及驱动模块1230。该第二或门1220的第一输入端连接电流检测模块1210的输出端,第二或门1220的第二输入端连接驱动模块1230的输出端,第二或门1220的输出端连接驱动模块1230的输入端。
[0119] 上述第二或门1220的第一输入端可以在接收到电流检测模块1210输出的高电平时,向驱动模块1230输出高电平。或者,驱动模块的输出端的高电平表征驱动电路控制开关器件开通,则在开关器件开通之后,该第二或门1220可以通过与驱动模块的输出端连接的第二输入端,接收到驱动模块的输出端的高电平,并向驱动模块输出高电平。也就是说,第二或门1220在其第一输入端接收到高电平或者驱动模块的输出端为高电平时,向驱动模块输出高电平,以使驱动模块根据驱动控制信号PWM控制开关器件继续开通。
[0120] 总的来说,上述第二或门1220的第一输入端可以接收电流检测模块输出的高电平,第二输入端可以接收驱动模块的输出端的电平。第二或门1220的第一输入端或第二输入端在接收到高电平时,通过输出端向驱动模块输出高电平。
[0121] 可以理解的是,第二或门1220的第二输入端与驱动模块的输出端连接,可以在驱动模块的输出端为高电平时,向驱动模块输出高电平,使得驱动模块在控制开关器件软开通之后进行自锁定,以继续控制开关器件在开通周期内开通,保证开关器件的稳定工作。
[0122] 在一些可行的实施方式中,请参阅图13,图13为本申请实施例提供的控制电路的又一结构示意图。图13所示的控制电路1300包括电流检测模块1310、第一或门1320、第二或门1330以及驱动模块1340。上述第一或门1320设置在电流检测模块1310和第二或门1330之间,第一或门1320可以接收使能信号EN。该第二或门1330的输入端连接第一或门1320的输出端和驱动模块1340的输出端,第二或门1330的输出端连接驱动模块1340的输入端。
[0123] 需要说明的是,上述图13中控制电路1300的具体实现可以参考上述图11和图12所示控制电路的具体实施方式,本申请实施例在此不作赘述。
[0124] 在一些可行的实施方式中,本申请实施例中驱动模块可以在接收到高电平时,根据驱动控制信号PWM,在开关器件的开通周期到来时,即驱动控制信号PWM为高电平时,控制开关器件开通并实现自锁,使得开关器件在开通周期内持续开通。此外,该驱动控制模块还可以根据驱动控制信号PWM,在开关器件的关断周期到来时,即驱动控制信号PWM为低电平时,控制开关器件关断,进而实现控制开关器件开通或者关断。
[0125] 在一些可行的实施方式中,上述驱动模块可以为与门逻辑电路,该与门逻辑电路的一个输入端可以接收开关器件的驱动控制信号PWM,另一个输入端可以接收高电平。与门逻辑电路在接收到驱动控制信号PWM为高电平,同时接收到高电平时,控制开关器件实现软开通。与门逻辑电路在接收到驱动控制信号PWM为低电平时,控制开关器件关断。
[0126] 本申请提供的开关器件的控制电路,可以通过串联连接在第一支路或者第二支路的电流检测模块,获取流经第一支路或者第二支路的电流的方向,进而在通过电流检测模块检测到流经第一支路或者第二支路的电流的方向为第一方向时,通过驱动模块获取电流检测模块输出的高电平,该高电平可以表征开关器件符合软开通的实现条件。可以理解的是,控制电路的驱动模块在获取到高电平时,开关器件两端的电压等于0伏,即开关器件符合软开通的实现条件。驱动模块可以根据开关器件的驱动控制信号,在开关器件的开通周期到来,即驱动控制信号为高电平时,控制开关器件实现软开通。本申请实施例中控制电路通过检测第一支路或者第二支路上电流的方向,可以在控制开关器件开通之前,确定开关器件是否符合软开通的实现条件,保证了开关器件软开通的准确实现,且无需额外的软件计算,可靠性高,适用性强。
[0127] 请参阅图14,图14为本申请提供的谐振变换器的控制方法的一流程示意图。本申请实施例提供的谐振变换器的控制方法适用于图1至图13所示的控制电路。具体的,谐振变换器的控制方法可包括步骤:
[0128] S101、所述电流检测模块获取流经开关器件的电流的方向。
[0129] 需要说明的是,在开关器件关断的情况下,电流从开关器件中的体二极管流经开关器件,可以使得开关器件两端的电压等于0伏,此时开关器件符合软开通的实现条件,则谐振变换器中的控制电路可以控制开关器件准确实现软开通。进一步的,当电流从开关器件中的体二极管流经开关器件时,电流的方向与开关器件开通时电流流经的方向相反,因此,本申请实施例提供的谐振变换器的控制方法,可以通过连接开关器件的电流检测模块,获取流经开关器件的电流的方向。可以理解的是,当电流检测模块检测到流经开关器件的电流的方向为第一方向时,表征开关器件两端的电压等于0伏,即开关器件符合软开通的实现条件。其中,第一方向指的是,当开关器件开通时流经第一支路的电流的反方向。
[0130] 可以理解的是,在电流检测模块可以在检测到流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向驱动模块输出高电平,该高电平可以表征开关器件符合软开通的实现条件。
[0131] 上述S101的具体实现方式可以参阅上述图4至图13中控制电路所执行的实现方式,本申请实施例在此不再赘述。
[0132] S102、驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,第一方向为开关器件开通时流经开关器件的电流的反方向。
[0133] 可以理解的是,控制电路的驱动模块在获取到高电平时,可以根据开关器件的驱动控制信号,在开关器件的开通周期到来,即驱动控制信号为高电平时控制开关器件实现软开通。本申请实施例中控制电路通过检测开关器件上电流的方向,可以在控制开关器件开通之前,确定开关器件是否符合软开通的实现条件,保证了开关器件软开通的准确实现,且无需额外的软件计算,可靠性高,适用性强。
[0134] 上述S102的具体实现方式可以参阅上述图4至图13中控制电路所执行的实现方式,本申请实施例在此不再赘述。
[0135] 在一可选的实施方式中,控制电路还包括第一或门,第一或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第一或门的第二输入端用于接收使能信号,第一或门的输出端连接驱动模块,该控制方法还包括:电流检测模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第一或门输出高电平;第一或门在获得电流检测模块输出的高电平或者接收到使能信号时,向驱动模块输出高电平;驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,包括:驱动模块在获得第一或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。
[0136] 可以理解的是,本申请实施例的控制电路通过在电流检测模块和驱动模块之间设置第一或门,并在流经开关器件的电流过小时,使第一或门根据获取的使能信号,向驱动模块输出高电平,以使驱动模块根据驱动控制信号控制开关器件开通,避免了流经第一支路或者第二支路的电流过小时造成开关器件无法开通的问题。
[0137] 在一可选的实施方式中,控制电路还包括第二或门,第二或门的第一输入端连接电流检测模块的输出端,第二或门的第二输入端连接驱动模块的输出端,第二或门的输出端连接驱动模块的输入端,该控制方法还包括:电流检测模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向时,向第二或门输出高电平;第二或门在接收到第二或门输出的高电平,或者在驱动模块的输出端输出高电平时,向驱动模块输出高电平;驱动模块在流经开关器件的电流的方向为第一方向且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通,包括:驱动模块在获得第二或门输出的高电平且开关器件的开通周期到来时,控制开关器件开通。
[0138] 可以理解的是,谐振变换器在电流检测模块和驱动模块之间设置第二或门,并通过第二或门的第二输入端接收驱动模块的输出端的高电平,可以在驱动模块控制开关器件开通之后,使得第二或门根据第二输入端的高电平向驱动模块输出高电平,进而使得驱动模块在控制开关器件软开通之后进行自锁定,以继续控制开关器件在开通周期内开通,保证开关器件的稳定工作。
[0139] 在一可选的实施方式中,谐振变换器还包括谐振电路,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接,电流检测模块串联在第一支路或第二支路中,该控制方法还包括:电流检测模块获取流经第一支路或者第二支路的电流的方向,以获得流经开关器件的电流的方向。
[0140] 可以理解的是,本申请实施例中谐振变换器通过将电流检测模块串联在第一支路或者第二支路中,可以检测流经第一支路或者第二支路的电流的方向,进而确定流经开关器件的电流的方向。
[0141] 在一可选的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、两个控制电路和两个开关器件,两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;两个开关器件与两个控制电路一一对应,控制电路串联在对应的开关器件与直流电源之间;或者,控制电路串联在对应的开关器件与第一连接点之间;该控制方法还包括:两个控制电路中的电流检测模块分别获取流经对应的开关器件的电流的方向,两个控制电路中的驱动模块分别在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。
[0142] 可以理解的是,谐振变换器将控制电路与对应的开关器件串联连接,可以通过控制电路中的电流检测模块检测流经对应的开关器件的电流的方向。可以理解的是,在对应的开关器件的电流的方向为第一方向时,该对应的开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该对应的开关器件的开通周期到来时,控制该对应的开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器可以实现两个串联连接的开关器件的软开通。
[0143] 在一可选的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和多个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,两个开关器件中的一个开关器件连接直流电源的第一端,两个开关器件中的另一个开关器件连接直流电源的第二端;谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;多个控制电路与连接直流电源的第一端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第一端与第一连接点之间;或者,多个控制电路与连接直流电源的第二端的多个开关器件一一对应;多个控制电路中各个控制电路均串联在直流电源的第二端与第一连接点之间;该控制方法还包括:各个控制电路中的电流检测模块获取流经对应的开关器件的电流的方向,各个控制电路中的驱动模块在流经对应的开关器件的电流的方向为第一方向且对应的开关器件的开通周期到来时,控制对应的开关器件开通,第一方向为对应的开关器件开通时流经对应的开关器件的电流的反方向。
[0144] 可以理解的是,谐振变换器将控制电路与对应的开关器件串联连接,可以通过控制电路中的电流检测模块检测流经对应的开关器件的电流的方向。可以理解的是,在对应的开关器件的电流的方向为第一方向时,该对应的开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该对应的开关器件的开通周期到来时,控制该对应的开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器可以通过多个控制电路分别实现多个开关器件的软开通。
[0145] 在一可选的实施方式中,开关器件通过第一支路与直流电源连接,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第一支路或者第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;该控制方法还包括:次级线圈基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元确定感应电流的方向以获得流经第一支路或者第二支路的电流的方向。
[0146] 可以理解的是,本申请实施例中电流检测模块通过将初级线圈串联在第一支路或者第二支路中,可以将流经第一支路或者第二支路的电流耦合至次级线圈上,并通过方向判断单元根据次级线圈产生的感应电流的方向,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。由于初级线圈与次级线圈耦合连接,可以有效隔离电路的不同部分,起到保护和安全作用。
[0147] 在一可选的实施方式中,方向判断单元包括第一电阻、第二电阻和比较器,第一电阻与次级线圈并联,第一电阻的第一端连接比较器的第一输入端,第一电阻的第二端连接第二电阻的一端,第二电阻的另一端用于接收偏置电压;比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;该控制方法还包括:比较器在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。
[0148] 可以理解的是,本申请实施例中电流检测模块的次级线圈产生的感应电流流经第一电阻的方向不同,即流经第一支路或者第二支路的电流的方向不同时,比较器的第一输入端的电压不同,则电流检测模块可以通过比较器的第一输入端的电压与参考电压的比较结果,确定流经第一支路或者第二支路的电流的方向。此外,电流检测模块通过偏置电压使得比较器的第一输入端的电压大于0,保证了比较器第一输入端的电压与参考电压的比较结果的准确性。
[0149] 在一可选的实施方式中,谐振变换器包括谐振电路、多个开关器件和一个控制电路,多个开关器件中的任意两个开关器件串联后并联在直流电源的两端,谐振电路连接两个开关器件串联连接的第一连接点;控制电路串联连接在第一连接点与谐振电路之间,该控制方法还包括:控制电路中的电流检测模块获取流经两个开关器件中一个开关器件的电流的方向,控制电路中的驱动模块在流经一个开关器件的电流的方向为第一方向且一个开关器件的开通周期到来时,控制一个开关器件开通,第一方向为一个开关器件开通时流经一个开关器件的电流的反方向。
[0150] 可以理解的是,本申请实施例中谐振变换器将控制电路串联连接在谐振电路与第一连接点之间,可以通过一个控制电路中的电流检测模块,对连接于第一连接点的不同开关器件的电流的方向进行检测。可以理解的是,在一个开关器件的电流的方向为第一方向时,该一个开关器件符合软开通的实现条件。进一步的,谐振变换器可以在该一个开关器件的开通周期到来时,通过驱动模块控制该一个开关器件导通,实现软开通。本申请实施例中的谐振变换器通过一个控制电路实现多个开关器件的软开通,可以节约成本。
[0151] 在一可选的实施方式中,开关器件通过第二支路与谐振电路连接;电流检测模块包括初级线圈、次级线圈和方向判断单元,初级线圈串联在第二支路中;次级线圈与初级线圈耦合连接,方向判断单元与次级线圈电连接;该控制方法还包括:次级线圈基于流经初级线圈的电流生成感应电流;方向判断单元确定感应电流的方向以获得流经第二支路的电流的方向。
[0152] 可以理解的是,本申请实施例中电流检测模块通过将初级线圈串联在第二支路中,可以将流经第二支路的电流耦合至次级线圈上,并通过方向判断单元根据次级线圈产生的感应电流的方向,确定流经第二支路的电流的方向。由于初级线圈与次级线圈耦合连接,可以有效隔离电路的不同部分,起到保护和安全作用。
[0153] 在一可选的实施方式中,方向判断单元包括整流器和比较器;整流器的输入端与次级线圈连接,整流器的输出端与比较器的第一输入端连接,比较器的第二输入端用于接收参考电压,比较器的输出端连接驱动模块;该控制方法还包括:比较器在目标输入端的电压大于参考电压时,向驱动模块输出高电平;目标输入端为比较器的第一输入端。
[0154] 可以理解的是,本申请实施例中电流检测模块将整流器的输入端与次级线圈连接,可以使感应电流流经整流器,并在整流器的输出端产生不同大小的电压,进而在比较器的第一输入端上产生不同大小的电压。电流检测模块通过比较第一输入端的电压与参考电压的大小,即可确定流经第二支路的电流的方向。
[0155] 在一可选的实施方式中,该控制方法包括:驱动模块在开关器件的关断周期到来时控制开关器件关断。
[0156] 可以理解的是,本申请实施例中驱动模块可以在接收到高电平时,根据驱动控制信号,在开关器件的开通周期到来时,即驱动控制信号为高电平时,控制开关器件开通并实现自锁,使得开关器件在开通周期内持续开通。此外,该驱动控制模块还可以根据驱动控制信号,在开关器件的关断周期到来时,即驱动控制信号为低电平时,控制开关器件关断,进而实现控制开关器件开通或者关断。
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