TWI777531B - Llc轉換器電路 - Google Patents

Llc轉換器電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI777531B
TWI777531B TW110115301A TW110115301A TWI777531B TW I777531 B TWI777531 B TW I777531B TW 110115301 A TW110115301 A TW 110115301A TW 110115301 A TW110115301 A TW 110115301A TW I777531 B TWI777531 B TW I777531B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
circuit
voltage
coupled
output
control signal
Prior art date
Application number
TW110115301A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202243379A (zh
Inventor
邱昭彰
管建葳
Original Assignee
力林科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 力林科技股份有限公司 filed Critical 力林科技股份有限公司
Priority to TW110115301A priority Critical patent/TWI777531B/zh
Priority to US17/406,057 priority patent/US20220352824A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI777531B publication Critical patent/TWI777531B/zh
Publication of TW202243379A publication Critical patent/TW202243379A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H02M3/3376—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

一種LLC轉換器電路。控制電路依據感測一次側的諧振電容上的電壓而產生的感測電壓提供第一控制信號與第二控制信號，以控制半橋開關電路的導通狀態。

Description

LLC轉換器電路
本發明是有關於一種轉換器，且特別是有關於一種LLC轉換器電路。
LLC轉換器為包括由變壓器的漏電感及激磁電感與電容器所構成的LLC共振電路、生成供給於LLC共振電路的方形波狀的電壓訊號的訊號生成電路(半橋電路等)以及對變壓器的輸出進行整流的整流電路的DC/DC轉換器。
LLC轉換器中，為了減小負載變動時的輸出電壓的變動量，使用輸出電壓等來對開關頻率進行回授控制。然而，由於一般LLC轉換器為將變壓器的二次側的輸出信號經由光耦合器送回一次側來進行反饋控制，因此有著反應速度較慢以及頻寬不足的問題。
本發明提供一種LLC轉換器電路，可改善傳統LLC轉換器電路反應速度慢以及頻寬不足的問題。
本發明的LLC轉換器電路包括半橋開關電路、變壓器、諧振網路、感測電路、控制電路以及斜坡電壓產生電路。半橋開關電路具有接收輸入電壓的第一輸入端與第二輸入端，受控於第一控制信號與第二控制信號而將半橋開關電路的輸出端交替地的連接至第一輸入端與第二輸入端。變壓器具有一次側線圈與二次側線圈，一次側線圈的第一端耦接半橋開關電路的輸出端，二次側線圈耦接LLC轉換器電路的輸出端。諧振網路耦接半橋開關電路的輸出端。諧振網路包括諧振電容，其耦接於一次側線圈的第二端與接地之間。感測電路耦接一次側線圈的第二端，感測諧振電容上的電壓而產生感測電壓。控制電路耦接感測電路與半橋開關電路，產生第一控制信號與第二控制信號。控制電路包括放大器電路，其依據第一共模電壓以及響應LLC轉換器電路的輸出電壓的回授信號分別於放大器電路的第一輸出端以及第二輸出端產生第一閥值電壓以及第二閥值電壓。控制電路依據感測電壓、第一閥值電壓以及第二閥值電壓產生第一控制信號與第二控制信號。斜坡電壓產生電路耦接控制電路，依據第一控制信號與第二控制信號產生斜坡電壓，以調整第一共模電壓或調整第一閥值電壓以及第二閥值電壓。
在本發明的一實施例中，上述的控制電路還包括第一比較器、第二比較器以及邏輯控制電路。第一比較器的正、負輸入端分別耦接第一閥值電壓以及感測電壓。第二比較器的正、負輸入端分別耦接第二閥值電壓以及感測電壓。邏輯控制電路耦接第一比較器以及第二比較器的輸出端，依據第一比較器與第二比較器的比較結果產生第一控制信號與第二控制信號。
在本發明的一實施例中，上述的控制電路還包括第一加法器電路以及第二加法器電路。第一加法器電路耦接斜坡電壓產生電路、放大器電路的第一輸出端以及第一比較器的正輸入端，將斜坡電壓與第一閥值電壓相加，以調整第一閥值電壓而產生第三閥值電壓。第二加法器電路耦接斜坡電壓產生電路、放大器電路的第二輸出端以及第二比較器的正輸入端，將斜坡電壓與第二閥值電壓相加，以調整第二閥值電壓而產生第四閥值電壓。
在本發明的一實施例中，上述的控制電路還包括加法器電路，其耦接斜坡電壓產生電路、第一共模電壓以及放大器電路的輸入端，將斜坡電壓與第一共模電壓，以調整第一共模電壓而產生第二共模電壓。
在本發明的一實施例中，上述的LLC轉換器電路，還包括單位增益放大器電路，其正輸入端耦接第一共模電壓，單位增益放大器電路的負輸入端與輸出端相互耦接，單位增益放大器電路的輸出端耦接第一比較器以及第二比較器的負輸入端。
在本發明的一實施例中，上述的LLC轉換器電路還包括回授電路，其耦接LLC轉換器電路的輸出端與放大器電路的輸出端，依據LLC轉換器電路的輸出電壓產生回授信號。
在本發明的一實施例中，上述的LLC轉換器電路包括第一輸出端以及第二輸出端，回授信號包括響應第一輸出端上的第一輸出電壓以及第二輸出端上的第二輸出電壓而產生的第一回授信號以及第二回授信號。
在本發明的一實施例中，上述的斜坡電壓產生電路包括第一電流源、第一開關、第二開關、第二電流源以及電容。第一電流源耦接參考電壓。第一開關耦接於第一電流源與斜坡電壓產生電路的輸出端之間。第二開關的一端耦接斜坡電壓產生電路的輸出端。第二電流源耦接於第二開關的另一端與接地之間。電容耦接於斜坡電壓產生電路的輸出端與接地之間，第一開關與第二開關受控於第一控制信號與第二控制信號而改變導通狀態，而於斜坡電壓產生電路的輸出端產生斜坡電壓。
在本發明的一實施例中，上述的感測電路為分壓電路或高通濾波電路。
在本發明的一實施例中，上述的感測電路包括電容以及電阻，電阻與電容耦接於一次側線圈的第二端與接地之間，感測電壓產生於電容與電阻的共同接點上。
在本發明的一實施例中，上述的感測電路包括第一電容以及第二電容。第二電容與第一電容耦接於一次側線圈的第二端與接地之間，感測電壓產生於第一電容與第二電容的共同接點上。
基于上述，本發明實施例的控制電路依據感測一次側的諧振電容上的電壓而產生的感測電壓提供第一控制信號與第二控制信號，以控制半橋開關電路的導通狀態。如此依據來自一次側的感測電壓來控制半橋開關電路的開關切換，可有效提高LLC轉換器電路的反應速度以及頻寬。
圖1是依照本發明的實施例的一種LLC轉換器電路的示意圖，請參照圖1。LLC轉換器電路可包括半橋開關電路102、諧振網路104、變壓器106、感測電路108、控制電路110、斜坡電壓產生電路112以及回授電路114，其中諧振網路104耦接半橋開關電路102、變壓器106以及感測電路108，變壓器106可透過整流二極體D1、D2以及輸出電容CO耦接至半橋開關電路102的輸出端，控制電路110耦接感測電路108以及斜坡電壓產生電路112，回授電路114耦接於LLC轉換器電路的輸出端與控制電路110之間。
進一步來說，半橋開關電路102具有第一輸入端與一第二輸入端，在本實施例中，半橋開關電路102的第一輸入端耦接輸入電壓Vin，第二輸入端耦接接地。半橋開關電路102可受控於控制信號HG與控制信號LG而將半橋開關電路102的輸出端交替地的連接至第一輸入端與第二輸入端，而使半橋開關電路102交替地輸出輸入電壓Vin與接地電壓，其中輸入電壓Vin為直流電壓。在本實施例中，半橋開關電路102可由串接於第一輸入端與第二輸入端間的電晶體M1、M2來實施，其中電晶體M1、M2分別耦接控制信號HG與控制信號LG。
半橋開關電路102的輸出電壓可透過諧振網路104輸入至變壓器106的一次側線圈，以使變壓器106依據預設比例進行電壓轉換，而後再藉由整流二極體D1、D2以及輸出電容CO將變壓器106所輸出的交流電壓轉換直流電壓，而於輸出電容CO上產生輸出電壓VO，其中整流二極體D1耦接於變壓器106的二次側線圈的第一端與半橋開關電路102的輸出端之間，整流二極體D2耦接於變壓器106的二次側線圈的第二端與半橋開關電路102的輸出端之間，輸出電容CO耦接於半橋開關電路102的輸出端與中心抽頭接點之間。在本實施例中，諧振網路104為LLC諧振網路，其可包括諧振電容Cr、諧振電感Lr及激磁電感Lm，諧振電感Lr耦接於半橋開關電路102的輸出端與一次側線圈的第一端，激磁電感Lm耦接於一次側線圈的第一端與第二端之間，諧振電容Cr則耦接於一次側線圈的第二端與接地之間，諧振電感Lr可為變壓器106的漏電感，亦可為與變壓器106無關而另設置的電感器的電感，亦可為變壓器106的漏電感與電感器的電感的合成電感。
感測電路108可感測諧振電容Cr上的電壓VCR而產生感測電壓VFF。控制電路110可依據共模電壓VCM、回授電路114響應輸出電壓VO產生的回授信號VC、斜坡電壓產生電路112產生的斜坡電壓VRAMP以及感測電壓VFF產生控制信號HG與控制信號LG。進一步來說，控制電路110可包括放大器電路，放大器電路可依據共模電壓VCM以及回授信號VC產生兩個閥值電壓，控制電路110可依據此兩個閥值電壓與感測電壓VFF產生控制信號HG與控制信號LG。其中控制信號HG與控制信號LG除了可控制半橋開關電路102中的導通狀態，還可控制斜坡電壓產生電路112所產生的斜坡電壓VRAMP，斜坡電壓產生電路112產生的斜坡電壓VRAMP可用於調整共模電壓VCM或上述兩個閥值電壓。如此依據來自變壓器106一次側的感測電壓VFF來控制半橋開關電路102的開關切換，可有效提高LLC轉換器電路的反應速度以及頻寬。
詳細來說，斜坡電壓產生電路112可如圖2所示，包括電流源IH、IL、開關SW1、SW2以及電容CRAMP。其中，電流源IL與開關SW1耦接於參考電壓VR與斜坡電壓產生電路112的輸出端之間，開關SW2與電流源IH耦接於斜坡電壓產生電路112的輸出端與接地之間，電容CRAMP耦接於斜坡電壓產生電路112的輸出端與接地之間。
此外，在控制電路110可包括加法器電路AD1、放大器電路204、單位增益放大器電路206、比較器CP1、CP2以及控制邏輯電路208。加法器電路AD1耦接於斜坡電壓產生電路112的輸出端與放大器電路204的一輸入端之間，放大器電路204的另一輸入端接收回授電路114響應輸出電壓VO產生的回授信號VC，放大器電路204的第一輸出端與第二輸出端分別耦接比較器CP1與比較器CP2的正輸入端。比較器CP1與比較器CP2的負輸入端耦接感測電路108，以接收感測電壓VFF。其中感測電路108可例如為分壓電路或高通濾波電路，舉例來說，如圖3所示，感測電路108可包括串接於諧振電容Cr與接地之間的電容C1以及電阻R1，感測電壓VFF可產生於電容C1以電阻R1的共同接點上。或如圖4所示，包括串接於諧振電容Cr與接地之間的電容C1以及電容C2，感測電壓VFF可產生於電容C1以及電容C2的共同接點上。
單位增益放大器電路206的輸入端耦接共模電壓VCM，單位增益放大器電路206的輸出端則耦接比較器CP1與比較器CP2的負輸入端，以將共模電壓VCM施加於比較器CP1與比較器CP2的負輸入端，進而調整感測電壓VFF的電壓準位。在本實施例中，單位增益放大器電路206可例如以運算放大器OP1以及電阻R來實施例，其中運算放大器OP1的負輸入端與輸出端相互耦接，運算放大器OP1的正輸入端耦接共模電壓VCM，電阻R耦接於運算放大器OP1的輸出端與比較器CP1與比較器CP2的負輸入端之間。比較器CP1與比較器CP2的輸出端耦接控制邏輯電路208。
開關SW1、SW2可分別受控於控制信號LG與控制信號HG而交替地導通，而對電容CRAMP進行充放電，進而於電容CRAMP上產生斜坡電壓VRAMP。加法器電路AD1可將斜坡電壓VRAMP與共模電壓VCM相加，以調整共模電壓VCM的電壓準位而產生共模電壓VCMR。放大器電路204可依據共模電壓VCMR以及回授信號VC輸出閥值電壓VH與VL。比較器CP1可比較閥值電壓VH與調整電壓準位後的感測電壓VFF而輸出比較結果給控制邏輯電路208，類似地，比較器CP2可比較閥值電壓VL與調整電壓準位後的感測電壓VFF而輸出比較結果給控制邏輯電路208。控制邏輯電路208可依據比較器CP1與CP2的比較結果產生控制信號HG與LG。
進一步來說，本實施例的閥值電壓VH、VL、共模電壓VCMR、感測電壓VFF、控制信號HG、LG以及斜坡電壓VRAMP可如圖5所示，閥值電壓VH的波峰與閥值電壓VL的波谷間的電壓差等於回授信號VC的與接地間的電壓差，共模電壓VCMR的電壓隨斜坡電壓VRAMP的變化而改變。其中當感測電壓VFF的電壓由低於閥值電壓VH轉為高於閥值電壓VH時，控制邏輯電路208將控制信號HG轉為低電壓準位，且在控制信號HG轉為低電壓準位經過一段時間T1後控制邏輯電路208將控制信號LG轉為高電壓準位。此外，當感測電壓VFF的電壓由高於閥值電壓VL轉為低於閥值電壓VL時，控制邏輯電路208將控制信號LG由高電壓準位轉為低電壓準位，且在控制信號LG轉為低電壓準位經過一段時間T2後控制邏輯電路208將控制信號HG轉為高電壓準位。其中，控制信號HG與LG的工作比可透過改變斜坡電壓VRAMP的斜率來進行調整，亦即透過改變斜坡電壓VRAMP的電壓上升速度與下降速度來進行調整。舉例來說，電容CRAMP可為可變電容，其可受控於控制電路110而改變電容值，進而調整斜坡電壓VRAMP的電壓上升速度與下降速度。
圖6是依照本發明另一實施例的控制電路與斜坡電壓產生電路的示意圖，本實施例與圖2實施例的不同之處在於，在本實施例中，控制電路110包括兩個加法器電路AD2與AD3，加法器電路AD2的兩輸入端耦接放大器電路204的第一輸出端與斜坡電壓產生電路112的輸出端，加法器電路AD2的輸出端耦接比較器CP1的正輸入端。加法器電路AD3的兩輸入端耦接放大器電路204的第二輸出端與斜坡電壓產生電路112的輸出端，加法器電路AD3的輸出端耦接比較器CP2的正輸入端。也就是說，在本實施例中，斜坡電壓產生電路112改為用以調整放大器電路204輸出的閥值電壓VH與VL，亦即將斜坡電壓VRAMP分別與閥值電壓VH與VL相加以產生調整後的閥值電壓VCH與VCL，加法器電路AD2與AD3將調整後的閥值電壓VCH與VCL輸出至比較器CP1與CP2的正輸入端，以使比較器CP1與CP2依據調整後的閥值電壓VCH、VCL以及調整電壓準位後的感測電壓VFF產生比較結果，進而使控制邏輯電路208依據比較器CP1與CP2的比較結果產生控制信號HG與LG。
如圖7實施例所示，在本實施例中，由於斜坡電壓產生電路112未用於調整共模電壓VCM，而是用於調整閥值電壓VH與VL，因此共模電壓VCM的電壓值保持在定值，而調整後的閥值電壓VCH的波峰與閥值電壓VCL的波谷間的電壓差等於回授信號VC與接地間的電壓差。類似地，在本實施例中，當感測電壓VFF的電壓由低於閥值電壓VCH轉為高於閥值電壓VCH時，控制邏輯電路208將控制信號HG轉為低電壓準位，且在控制信號HG轉為低電壓準位經過一段時間T1後控制邏輯電路208將控制信號LG轉為高電壓準位。此外，當感測電壓VFF的電壓由高於閥值電壓VCL轉為低於閥值電壓VCL時，控制邏輯電路208將控制信號LG由高電壓準位轉為低電壓準位，且在控制信號LG轉為低電壓準位經過一段時間T2後控制邏輯電路208將控制信號HG轉為高電壓準位。
值得注意的是，上述實施例為以LLC轉換器電路具有一個輸出端為例進行說明，然本發明並不以此為限。舉例來說，圖8是依照本發明的另一實施例的LLC轉換器電路的示意圖，相較於圖1實施例，本實施例的LLC轉換器電路的輸出級包括整流二極體D1、D2、輸出電容CO1與CO2，其中整流二極體D1耦接於變壓器106的二次側線圈的第一端與半橋開關電路102的第一輸出端之間，整流二極體D2耦接於變壓器106的二次側線圈的第二端與半橋開關電路102的第二輸出端之間，輸出電容CO1耦接於半橋開關電路102的第一輸出端與中心抽頭接點之間，輸出電容CO2耦接於半橋開關電路102的第二輸出端與中心抽頭接點之間。變壓器106所輸出的交流電壓可藉由整流二極體D1、D2以及輸出電容CO1、CO2轉換為直流電壓，而分別於輸出電容CO1與CO2上產生輸出電壓VO1與VO2。此外，回授電路114可響應輸出電壓VO1與VO2產生回授信號VC1與VC2。類似地，控制電路110可依據共模電壓VCM、回授信號VC1、VC2、斜坡電壓VRAMP以及感測電壓VFF產生控制信號HG與控制信號LG。
如圖9所示，圖9實施例與圖2實施例的差別在於，放大器電路204接收兩個回授信號VC1、VC2，而使得閥值電壓VH的波峰與閥值電壓VL的波谷間的電壓差變為回授信號VC1與VC2的電壓和(如圖10所示)。由於圖8~10的實施例與圖1~5實施例的差異僅在輸出電壓以及回授信號的數量，本領域通常知識者應可由上述實施例推知圖8~10的實施方式，因此在此不再贅述詳細的實施細節。
類似地，圖11、12實施例，與圖6、7實施例的差異僅在於放大器電路204接收響應輸出電壓VO1、VO2的回授信號VC1、VC2，並依據回授信號VC1、VC2與共模信號VCM輸出閥值電壓VH與VL。此外，相較於圖7實施例，本實施例的閥值電壓VCH的波峰與閥值電壓VCL的波谷間的電壓差將等於回授信號VC1與VC2的電壓和。由於圖11、12的實施例與圖6、7實施例的差異僅在輸出電壓以及回授信號的數量，本領域通常知識者應可由上述實施例推知圖11、12的實施方式，因此在此不再贅述詳細的實施細節。
綜上所述，本發明實施例的控制電路可依據感測一次側的諧振電容上的電壓而產生的感測電壓提供兩個控制信號號，以控制半橋開關電路的導通狀態。如此依據來自一次側的感測電壓來控制半橋開關電路的開關切換，可有效提高LLC轉換器電路的反應速度以及頻寬。
102:半橋開關電路 104:諧振網路 106:變壓器 108:感測電路 110:控制電路 112:斜坡電壓產生電路 114:回授電路 204:放大器電路 206:單位增益放大器電路 208:控制邏輯電路 D1、D2:整流二極體 CO、CO1、CO2、:輸出電容 HG、LG:控制信號 M1、M2:電晶體 Cr:諧振電容 Lr:諧振電感 Lm:激磁電感 VFF:感測電壓 VC、VC1、VC2:回授信號 VRAMP:斜坡電壓 VO、VO1、VO2:輸出電壓 VCR:電壓 VCM、VCMR:共模電壓 Vin:輸入電壓 IH、IL:電流源 SW1、SW2:開關 CRAMP:電容 AD1、AD2、AD3:加法器電路 CP1、CP2:比較器 C1、C2、CRAMP:電容 T1、T2:時間 R、R1:電阻 OP1:運算放大器 VRAMP:斜坡電壓 VH、VL、VCH、VCL:閥值電壓
圖1是依照本發明的實施例的一種LLC轉換器電路的示意圖。 圖2是依照本發明的實施例的一種斜坡電壓產生電路以及控制電路的示意圖。 圖3以及圖4是依照本發明的實施例的感測電路的示意圖。 圖5是依照本發明的實施例的閥值電壓、共模電壓、感測電壓、控制信號以及斜坡電壓的波形示意圖。 圖6是依照本發明另一實施例的控制電路與斜坡電壓產生電路的示意圖。 圖7是依照本發明另一實施例的閥值電壓、共模電壓、感測電壓、控制信號以及斜坡電壓的波形示意圖。 圖8是依照本發明另一實施例的LLC轉換器電路的示意圖。 圖9是依照本發明另一實施例的斜坡電壓產生電路以及控制電路的示意圖。 圖10是依照本發明另一實施例的閥值電壓、共模電壓、感測電壓、控制信號以及斜坡電壓的波形示意圖。 圖11是依照本發明另一實施例的控制電路與斜坡電壓產生電路的示意圖。 圖12是依照本發明另一實施例的閥值電壓、共模電壓、感測電壓、控制信號以及斜坡電壓的波形示意圖。
102:半橋開關電路
104:諧振網路
106:變壓器
108:感測電路
110:控制電路
112:斜坡電壓產生電路
114:回授電路
D1、D2:整流二極體
CO:輸出電容
HG、LG:控制信號
M1、M2:電晶體
Cr:諧振電容
Lr:諧振電感
Lm:激磁電感
VFF:感測電壓
VC:回授信號
VRAMP:斜坡電壓
VO:輸出電壓
VCR:電壓
VCM:共模電壓
Vin:輸入電壓

Claims (11)

  1. 一種LLC轉換器電路，包括： 一半橋開關電路，具有接收一輸入電壓的第一輸入端與一第二輸入端，受控於第一控制信號與第二控制信號而將該半橋開關電路的輸出端交替地的連接至該第一輸入端與該第二輸入端； 一變壓器，具有一次側線圈與二次側線圈，該一次側線圈的第一端耦接該半橋開關電路的輸出端，該二次側線圈耦接該LLC轉換器電路的輸出端； 一諧振網路，耦接該半橋開關電路的輸出端，包括: 一諧振電容，耦接於該一次側線圈的第二端與接地之間； 一感測電路，耦接該一次側線圈的第二端，感測該諧振電容上的電壓而產生一感測電壓； 一控制電路，耦接該感測電路與該半橋開關電路，產生該第一控制信號與該第二控制信號，該控制電路包括： 一放大器電路，依據一第一共模電壓以及響應該LLC轉換器電路的輸出電壓的一回授信號分別於該放大器電路的第一輸出端以及第二輸出端產生一第一閥值電壓以及一第二閥值電壓，該控制電路依據該感測電壓、該第一閥值電壓以及該第二閥值電壓產生該第一控制信號與該第二控制信號；以及 一斜坡電壓產生電路，耦接該控制電路，依據該第一控制信號與該第二控制信號產生一斜坡電壓，以調整該第一共模電壓或調整該第一閥值電壓以及該第二閥值電壓。
  2. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該控制電路還包括： 一第一比較器，其正、負輸入端分別耦接該第一閥值電壓以及該感測電壓； 一第二比較器，其正、負輸入端分別耦接該第二閥值電壓以及該感測電壓；以及 一邏輯控制電路，耦接該第一比較器以及該第二比較器的輸出端，依據該第一比較器與該第二比較器的比較結果產生該第一控制信號與該第二控制信號。
  3. 如請求項2所述的LLC轉換器電路，其中該控制電路還包括： 一第一加法器電路，耦接該斜坡電壓產生電路、該放大器電路的第一輸出端以及該第一比較器的正輸入端，將該斜坡電壓與該第一閥值電壓相加，以調整該第一閥值電壓而產生一第三閥值電壓至該第一比較器的正輸入端；以及 一第二加法器電路，耦接該斜坡電壓產生電路、該放大器電路的第二輸出端以及該第二比較器的正輸入端，將該斜坡電壓與該第二閥值電壓相加，以調整該第二閥值電壓而產生一第四閥值電壓至該第二比較器的正輸入端。
  4. 如請求項2所述的LLC轉換器電路，其中該控制電路還包括： 一加法器電路，耦接該斜坡電壓產生電路、該第一共模電壓以及該放大器電路的輸入端，將該斜坡電壓與該第一共模電壓，以調整該第一共模電壓而產生一第二共模電壓至該放大器電路，該放大器電路依據該第二共模電壓以及該回授信號分別於該放大器電路的第一輸出端以及第二輸出端產生該第一閥值電壓以及該第二閥值電壓。
  5. 如請求項2所述的LLC轉換器電路，還包括： 一單位增益放大器電路，其正輸入端耦接該第一共模電壓，該單位增益放大器電路的負輸入端與輸出端相互耦接，該單位增益放大器電路的輸出端耦接該第一比較器以及該第二比較器的負輸入端。
  6. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，還包括： 一回授電路，耦接該LLC轉換器電路的輸出端與該放大器電路的輸出端，依據該LLC轉換器電路的輸出電壓產生該回授信號。
  7. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該LLC轉換器電路包括一第一輸出端以及一第二輸出端，該回授信號包括響應該第一輸出端上的一第一輸出電壓以及該第二輸出端上的一第二輸出電壓而產生的一第一回授信號以及一第二回授信號。
  8. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該斜坡電壓產生電路包括： 一第一電流源，耦接一參考電壓； 一第一開關，耦接於該第一電流源與該斜坡電壓產生電路的輸出端之間； 一第二開關，其一端耦接該斜坡電壓產生電路的輸出端； 一第二電流源，耦接於該第二開關的另一端與該接地之間；以及 一電容，耦接於該斜坡電壓產生電路的輸出端與該接地之間，該第一開關與該第二開關受控於該第一控制信號與該第二控制信號而改變導通狀態，而於該斜坡電壓產生電路的輸出端產生該斜坡電壓。
  9. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該感測電路為一分壓電路或一高通濾波電路。
  10. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該感測電路包括： 一電容；以及 一電阻，與該電容耦接於該一次側線圈的第二端與該接地之間，該感測電壓產生於該電容與該電阻的共同接點上。
  11. 如請求項1所述的LLC轉換器電路，其中該感測電路包括： 一第一電容；以及 一第二電容，與該第一電容耦接於該一次側線圈的第二端與該接地之間，該感測電壓產生於該第一電容與該第二電容的共同接點上。
TW110115301A 2021-04-28 2021-04-28 Llc轉換器電路 TWI777531B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110115301A TWI777531B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 Llc轉換器電路
US17/406,057 US20220352824A1 (en) 2021-04-28 2021-08-18 Llc converter circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110115301A TWI777531B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 Llc轉換器電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI777531B true TWI777531B (zh) 2022-09-11
TW202243379A TW202243379A (zh) 2022-11-01

Family

ID=83808713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110115301A TWI777531B (zh) 2021-04-28 2021-04-28 Llc轉換器電路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220352824A1 (zh)
TW (1) TWI777531B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI838224B (zh) * 2023-04-19 2024-04-01 宏碁股份有限公司 高輸出穩定度之電源供應器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955897B2 (en) * 2021-02-04 2024-04-09 Texas Instruments Incorporated Resonant DC-DC converter with average half cycle control

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201212506A (en) * 2010-08-02 2012-03-16 O2Micro Inc Controller for power converter and method for controlling output signal
TW201223088A (en) * 2010-09-02 2012-06-01 O2Micro Inc DC/DC converter, controller and control method thereof
CN202931220U (zh) * 2012-01-06 2013-05-08 金威贸易有限公司 具有零电压切换的压电驱动电路
CN103187897A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 金威贸易有限公司 具有零电压切换的压电驱动电路
TW201421873A (zh) * 2012-11-20 2014-06-01 Nat Univ Chung Hsing 直流對直流高速轉換器的輕載效率改善電路結構
TW201838304A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 大陸商萬民半導體（澳門）有限公司 切換式電源系統、電感電流感測元件及其方法、斜率感測元件及其方法
US20200295662A1 (en) * 2018-01-25 2020-09-17 Nxp B.V. Apparatus and method for a dual output resonant converter to ensure full power range for both outputs
TWI708470B (zh) * 2020-02-21 2020-10-21 龍華科技大學 一種電源轉換器
US20200412260A1 (en) * 2018-01-15 2020-12-31 Tdk-Lambda Uk Limited Apparatus and methods for use in a resonant converter

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100967031B1 (ko) * 2008-04-01 2010-06-30 삼성전기주식회사 다중출력 직류/직류 컨버터
CN104270008B (zh) * 2014-09-19 2017-01-18 成都芯源***有限公司 谐振开关变换器、控制电路及其自动死区时间调节的控制方法
US10090688B2 (en) * 2015-01-13 2018-10-02 Intersil Americas LLC Overcurrent protection in a battery charger
US11005356B2 (en) * 2018-11-07 2021-05-11 Rohm Co., Ltd. Power supply control device and LLC resonant converter
IT201900015237A1 (it) * 2019-08-29 2021-03-01 St Microelectronics Srl Circuito di pilotaggio per un convertitore risonante, relativo circuito integrato, convertitore elettronico e procedimento
TWI784412B (zh) * 2021-02-18 2022-11-21 通嘉科技股份有限公司 用於電感-電感-電容諧振轉換器的控制器及其操作方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201212506A (en) * 2010-08-02 2012-03-16 O2Micro Inc Controller for power converter and method for controlling output signal
TW201223088A (en) * 2010-09-02 2012-06-01 O2Micro Inc DC/DC converter, controller and control method thereof
CN103187897A (zh) * 2011-12-30 2013-07-03 金威贸易有限公司 具有零电压切换的压电驱动电路
CN202931220U (zh) * 2012-01-06 2013-05-08 金威贸易有限公司 具有零电压切换的压电驱动电路
TW201421873A (zh) * 2012-11-20 2014-06-01 Nat Univ Chung Hsing 直流對直流高速轉換器的輕載效率改善電路結構
TW201838304A (zh) * 2017-03-31 2018-10-16 大陸商萬民半導體（澳門）有限公司 切換式電源系統、電感電流感測元件及其方法、斜率感測元件及其方法
US20200412260A1 (en) * 2018-01-15 2020-12-31 Tdk-Lambda Uk Limited Apparatus and methods for use in a resonant converter
US20200295662A1 (en) * 2018-01-25 2020-09-17 Nxp B.V. Apparatus and method for a dual output resonant converter to ensure full power range for both outputs
TWI708470B (zh) * 2020-02-21 2020-10-21 龍華科技大學 一種電源轉換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI838224B (zh) * 2023-04-19 2024-04-01 宏碁股份有限公司 高輸出穩定度之電源供應器

Also Published As

Publication number Publication date
TW202243379A (zh) 2022-11-01
US20220352824A1 (en) 2022-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI683521B (zh) 準諧振控制的開關電源電路及方法
US10715048B2 (en) Controller and control method used in resonant converters
TWI777531B (zh) Llc轉換器電路
CN107579670A (zh) 一种同步整流原边反馈反激式电源的恒压输出控制***
US7630221B2 (en) Bridgeless PFC circuit for CRM and controlling method thereof
US10951120B2 (en) Flyback converter, control circuit and control method therefor
KR100829121B1 (ko) 비씨엠모드로 동작하는 단일전력단 역률개선 회로
US8115465B2 (en) Method and apparatus for a high voltage power supply circuit
CN110752750B (zh) 谐振变换器及其控制电路和控制方法
CN113394985B (zh) 控制电路、谐振变换器及集成电路控制芯片
CN104333216A (zh) 开关电源控制器及其控制方法
CN112366954B (zh) 谐振变换器及其控制器和控制方法
TW202110058A (zh) 功率轉換器電路中電子開關驅動方法及控制電路
US10177663B2 (en) DC-DC converting circuit and multi-phase power controller thereof
US20230030593A1 (en) Control circuit and resonant converter thereof
US11817788B1 (en) Voltage converter and control method for voltage conversion
CN115250069A (zh) Llc转换器电路
TWI821742B (zh) 用於控制有源鉗位元返馳變換器電源的死區時間的裝置和方法
TWI784412B (zh) 用於電感-電感-電容諧振轉換器的控制器及其操作方法
WO2021109538A1 (zh) 一种适用于高压输入的dc-dc电路
CN114039492A (zh) 一种不对称半桥反激变换器改进型峰值电流控制方法
US10958177B2 (en) Optocoupler current transfer ratio compensation
CN113765407A (zh) 原边反馈有源钳位反激变换器的自适应软开关控制***
Tanitteerapan et al. Simplified input current waveshaping technique by using inductor voltage sensing for high power factor isolated sepic, cuk and flyback rectifiers
Panov Implementation and Stability of Charge Control for Full-Bridge LLC Converter

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent