專利名稱：一種諧振電路輸出特性控制方法
一種諧振電路輸出特性控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧振電路控制方法，特別是涉及一種諧振電路輸出特性控制方法。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的諧振電路包括串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路、LLC諧振電 路等。諧振電路中，控制開(kāi)關(guān)管調(diào)節(jié)輸出電壓時(shí)，可通過(guò)脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation, PFM)來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，也可通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，也可同時(shí)采用兩種調(diào)制方法相結(jié)合，即脈沖 寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓。圖1所示，為典型的半橋LLC串聯(lián)諧振電路，脈沖頻率調(diào)制PFM調(diào)節(jié)時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān) 管S1、S2互補(bǔ)對(duì)稱驅(qū)動(dòng)，各導(dǎo)通50%的開(kāi)關(guān)周期。調(diào)節(jié)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管S1、S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈 沖頻率即獲得需要的輸出電壓V0。脈沖寬度調(diào)制PWM調(diào)節(jié)時(shí)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)管S1、S2間隔導(dǎo)通， 即開(kāi)關(guān)管Sl導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)管S2關(guān)斷；開(kāi)關(guān)管Sl關(guān)斷時(shí)，開(kāi)關(guān)管S2導(dǎo)通。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管Sl或 S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖占空比即獲得需要的輸出電壓V0。而脈沖寬度頻率調(diào)制PWM-PFM調(diào) 節(jié)時(shí)，則是同時(shí)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖頻率和脈沖占空比獲得需要的輸出電壓V0?？刂崎_(kāi)關(guān) 管時(shí)，選用何種調(diào)節(jié)方式，根據(jù)輸出電壓VO所在的區(qū)間以及調(diào)節(jié)方式對(duì)該區(qū)間的輸出電壓 的調(diào)節(jié)靈敏度來(lái)選取。如下說(shuō)明調(diào)節(jié)方式的選取規(guī)律。圖2a_d所示分別為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路、LLC諧振電路 的直流增益特性曲線。各圖中，Gain表示諧振電路的直流增益，fs表示諧振電路中開(kāi)關(guān)管 的導(dǎo)通頻率，fr表示諧振電路的諧振頻率，Q表示不同的負(fù)載對(duì)應(yīng)的諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。 從各圖的直流增益特性曲線可以看出，針對(duì)不同的負(fù)載，即不同的Q值對(duì)應(yīng)的曲線，各諧振 電路的直流增益Gain與開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率fs的關(guān)系為當(dāng)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率fs為諧振電 路的諧振頻率fr時(shí)，諧振電路的直流增益Gain最大，此時(shí)諧振電路的輸出電壓最大。開(kāi)關(guān) 管的導(dǎo)通頻率fs取諧振電路的諧振頻率fr后，隨著開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率fs增大，諧振電路 的直流增益Gain下降，即諧振電路的輸出電壓變小。但當(dāng)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率fs升高到一 定程度后，特性曲線會(huì)變得非常平坦，使得頻率變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用變得很弱。而諧 振電路的輸出電壓也受開(kāi)關(guān)管的占空比的影響，當(dāng)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率變化對(duì)輸出電壓的調(diào) 節(jié)作用變?nèi)鯐r(shí)，可配合調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的占空比，達(dá)到對(duì)輸出電壓的靈敏控制。圖3中示出了一種調(diào)節(jié)諧振電路輸出特性的控制方法示意圖。圖中，Vmax表示直 流增益Gain為1時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓，此時(shí)的輸出電壓最大；V表示第一設(shè)定值，第一設(shè)定值 V—般可從各諧振電路的直流增益曲線中得出，S卩如果有一點(diǎn)，該點(diǎn)之后直流增益特性曲線 變得非常平坦，即該點(diǎn)之后頻率fs的變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用會(huì)很弱，那么該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 電壓值通常作為第一設(shè)定值。輸出電壓VO在區(qū)間段[V，Vmax]時(shí)，區(qū)間段對(duì)應(yīng)的頻率段對(duì) 輸出電壓的調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，輸出電壓VO小于第一設(shè)定值V時(shí)，此時(shí)的頻率調(diào)節(jié)作用很弱了。 控制方法si中，當(dāng)輸出電壓VO小于Vmax大于第一設(shè)定值V時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制PFM 控制。因?yàn)?，此階段頻率fs的變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用很強(qiáng)，僅調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率fs即可達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。當(dāng)輸出電壓VO小于設(shè)定值V時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM 控制。這是因?yàn)?，?dāng)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率升高到一定階段時(shí)，頻率變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用 已變?nèi)?，利用脈沖頻率調(diào)制PFM控制已達(dá)不到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，所以改用脈沖寬度調(diào) 制PWM控制調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的占空比d調(diào)節(jié)輸出電壓。圖3中示出了另一種調(diào)節(jié)諧振電路輸出特性的控制方法示意圖。圖3中，在第一 設(shè)定值V與輸出電壓最大值Vmax之間還引入第二設(shè)定值V’，第二設(shè)定值V’具體設(shè)定為多 少不作要求，設(shè)置在第一設(shè)定值V與輸出電壓最大值Vmax之間即可?？刂品椒╯2與圖2中 控制方法si相比，區(qū)別在于當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值V小于第二設(shè)定值V’時(shí)，控制方 法si僅采用了脈沖頻率調(diào)制PFM的控制方法，而控制方法s2采用了脈沖頻率調(diào)制PFM和 脈沖寬度調(diào)制PWM相結(jié)合的控制方法。由于控制方法s2中，輸出電壓在降到第一設(shè)定值V 之前，是經(jīng)過(guò)脈沖頻率調(diào)制PFM和脈沖寬度調(diào)制PWM相結(jié)合的控制，所以之后輸出電壓小于 第一設(shè)定值V時(shí)的調(diào)節(jié)過(guò)程中對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率的固定取值要比控制方法si中小。 而開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通頻率取值小，對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管的損耗就小，所以控制方法s2相比于控制方法si 的優(yōu)點(diǎn)就在于控制方法s2中開(kāi)關(guān)管的損耗要小于控制方法si中開(kāi)關(guān)管的損耗。但不論在控制方法sl，還是控制方法s2中，在調(diào)節(jié)得到較小輸出電壓的階段，如 小于第一設(shè)定值V時(shí)，頻率都固定在一個(gè)值，而該取值都較大，所以電路中開(kāi)關(guān)管的損耗仍 然較大，影響了其應(yīng)用的產(chǎn)品的效率。另外，雖然開(kāi)關(guān)管的占空比變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)很 靈敏，但開(kāi)關(guān)管的占空比與輸出電壓并非線性關(guān)系，隨著開(kāi)關(guān)管占空比的下降，輸出電壓會(huì) 先上升后下降。如果單獨(dú)利用脈沖寬度調(diào)制PWM的控制方法，需要避開(kāi)這些隨占空比降低 輸出電壓上升的區(qū)間，那么可利用到的占空比的調(diào)節(jié)區(qū)間就較小。另一方面，由于占空比的 調(diào)節(jié)區(qū)間小，實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程中占空比的調(diào)節(jié)精度就很小，也不利于操作者的調(diào)節(jié)操作。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種諧振電路輸 出特性控制方法，通過(guò)擴(kuò)展調(diào)節(jié)過(guò)程中占空比的調(diào)節(jié)區(qū)間，從而增大占空比的調(diào)節(jié)精度，方 便實(shí)際的調(diào)節(jié)操作。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決一種諧振電路輸出特性控制方法，通過(guò)改變諧振電路中開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率和開(kāi) 關(guān)管的脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬 度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，所述反脈沖頻率調(diào)制 I-PFM是指頻率隨電壓改變的方向與脈沖頻率調(diào)制PFM中頻率隨電壓改變的方向相反的控 制方法；當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值小于輸出電壓最大值時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制PFM來(lái) 調(diào)節(jié)輸出電壓。所述脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓是 指調(diào)節(jié)輸出電壓變小時(shí)，減小開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并減小開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率；調(diào)節(jié)輸出電 壓變大時(shí)，增大開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并增大開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率。還包括第三設(shè)定值，所述第三設(shè)定值小于所述第一設(shè)定值；當(dāng)輸出電壓小于第三 設(shè)定值時(shí)，僅采用脈沖寬度調(diào)制PWM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第三設(shè)定值小于第 一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。所述諧振電路為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路和LLC諧振電路 中的一種。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決一種諧振電路輸出特性控制方法，通過(guò)改變諧振電路中開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率和開(kāi)關(guān) 管的脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度 調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，所述脈沖頻率調(diào)制I-PFM 是指頻率隨電壓改變的方向與脈沖頻率調(diào)制PFM中頻率隨電壓改變的方向相反的控制方 法；當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值小于第二設(shè)定值時(shí)，采用脈沖頻率調(diào)制PFM和脈沖寬度調(diào) 制PWM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第二設(shè)定值小于輸出電壓最大值 時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制PFM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。所述脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓是 指調(diào)節(jié)輸出電壓變小時(shí)，減小開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并減小開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率；調(diào)節(jié)輸出電 壓變大時(shí)，增大開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并增大開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率。還包括第四設(shè)定值，所述第四設(shè)定值小于所述第一設(shè)定值；當(dāng)輸出電壓小于第四 設(shè)定值時(shí)，僅采用脈沖寬度調(diào)制PWM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第四設(shè)定值小于第 一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。所述諧振電路為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路和LLC諧振電路 中的一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是本發(fā)明的諧振電路輸出特性控制方法，在輸出電壓在較小的取值范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò) 調(diào)寬控制配合反調(diào)頻控制，具體來(lái)說(shuō)，減小開(kāi)關(guān)管的占空比同時(shí)減小開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率，來(lái) 調(diào)節(jié)得到較小的輸出電壓。因?yàn)閱为?dú)的開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率減小會(huì)使輸出電壓增大，所以為 得到較小的輸出電壓，所以配合占空比調(diào)節(jié)，且此時(shí)開(kāi)關(guān)管的占空比的調(diào)節(jié)幅度會(huì)變大，即 相比于單獨(dú)的PWM控制時(shí)，開(kāi)關(guān)管的占空比會(huì)減小更多，這樣可增大調(diào)節(jié)過(guò)程中占空比的 調(diào)節(jié)精度，方便實(shí)際的調(diào)節(jié)操作。同時(shí)，因調(diào)節(jié)過(guò)程中減小占空比時(shí)還配合減小導(dǎo)通頻率， 原來(lái)固定頻率下對(duì)應(yīng)的輸出電壓會(huì)升高而違背降低輸出電壓的目的，現(xiàn)在因?yàn)轭l率減小配 合了占空比減小，所以能達(dá)到使輸出電壓減小的目的，從而可擴(kuò)展占空比的調(diào)節(jié)區(qū)間。最 后，因?yàn)樵谡{(diào)節(jié)過(guò)程中，導(dǎo)通頻率減小，所以開(kāi)關(guān)管的損耗也會(huì)相應(yīng)減小。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的半橋LLC串聯(lián)諧振電路的電路圖；圖2a_d是現(xiàn)有技術(shù)中諧振電路的直流增益特性曲線；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中諧振電路的一種輸出特性控制方法示意圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中諧振電路的另一種輸出特性控制方法示意圖；圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一的諧振電路的輸出特性控制方法示意圖；圖6是諧振電路中的開(kāi)關(guān)管的占空比與諧振電路輸出電壓的關(guān)系示意圖；圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一的諧振電路的輸出特性控制方法的一種后續(xù)控制
5示意圖；圖8是本發(fā)明具體實(shí)施方式
一的諧振電路的輸出特性控制方法的另一種后續(xù)控 制示意圖；圖9是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二的諧振電路的輸出特性控制方法示意圖；圖10是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二的諧振電路的輸出特性控制方法的一種后續(xù)控制 示意圖；圖11是本發(fā)明具體實(shí)施方式
二的諧振電路的輸出特性控制方法的另一種后續(xù)控 制示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
一如圖5所示，為本具體實(shí)施方式
的諧振電路輸出特性控制方法示意圖。本具體實(shí) 施方式中諧振電路可以為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路和LLC諧振電路 中的一種。為比較說(shuō)明，圖5上方示出了現(xiàn)有技術(shù)的控制方法sl，下方為本具體實(shí)施方式
的 控制方法al。本具體實(shí)施方式
的控制方法al中，當(dāng)輸出電壓VO小于第一設(shè)定值V時(shí)，采 用PWM控制配合反脈沖頻率調(diào)制I-PFM控制的方法。所謂I-PFM控制，是相對(duì)于PFM控制 的一種自定義稱呼。在PFM控制中，要減小輸出電壓VO時(shí)，則需要增大開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的脈沖頻率，而在I-PFM控制中，要求減小輸出電壓VO時(shí)，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖頻率不 增大反而減小。當(dāng)輸出電壓VO小于Vmax大于第一設(shè)定值V時(shí)，僅采用PFM控制，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān) 管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖頻率fs即可獲得需要的輸出電壓V0。當(dāng)輸出電壓VO小于Vmax大于第一設(shè)定值V時(shí)，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖頻率對(duì) 輸出電壓的調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，此時(shí)僅利用PFM控制即可很好的調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng)開(kāi)關(guān)管的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的脈沖頻率fs升高到一定取值f 1時(shí)，頻率變化對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用已變?nèi)?，利?PFM控制已達(dá)不到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，所以改用PWM控制調(diào)節(jié)。又因?yàn)?，單?dú)利用PWM控 制調(diào)節(jié)時(shí)，存在兩個(gè)問(wèn)題1.需要避開(kāi)這些隨占空比降低輸出電壓升高的區(qū)間；2.占空比 的調(diào)節(jié)精度很小，不宜操作。所以本具體實(shí)施方式
中在采用PWM控制的過(guò)程中還引入反調(diào) 頻控制I-PFM控制，可以很好的避免上述兩個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)分析本具體實(shí)施方式
中采用PWM控制配合反調(diào)頻控制I-PFM控制如何可以避免 上述兩個(gè)問(wèn)題。如圖6所示，為諧振電路中的開(kāi)關(guān)管的占空比與諧振電路輸出電壓的關(guān)系 示意圖。圖中分別示出了頻率為fl、f2、f3時(shí)對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管占空比與諧振電路輸出電壓的 關(guān)系示意圖，其中頻率f3 < f2 < fl。對(duì)于現(xiàn)有的控制方法sl，諧振電路中開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通 頻率fs為頻率fl，此時(shí)單獨(dú)采用PWM控制，要調(diào)節(jié)輸出電壓從Vl降到V2，即對(duì)應(yīng)圖中點(diǎn)pi 到P2的變化，則占空比的調(diào)節(jié)精度很小，不利于實(shí)際的調(diào)節(jié)操作。而對(duì)于本具體實(shí)施方式
中的控制方法al，采用PWM控制配合反調(diào)頻控制IPFM控制，要調(diào)節(jié)輸出電壓從Vl降到V2， 可從占空比dl開(kāi)始調(diào)節(jié)，配合頻率的減小，即從頻率f 1降低到頻率f2，頻率為f2對(duì)應(yīng)的曲 線上，占空比為d2時(shí)，輸出電壓即降到了 V2，從而達(dá)到了調(diào)節(jié)目的。因此，整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中 占空比是從dl降到了 d2，調(diào)節(jié)精度有所增大，解決了上述第2個(gè)問(wèn)題。另一方面，對(duì)于現(xiàn)有 的控制方法sl，頻率fl下占空比小于dl大于d2的區(qū)間是應(yīng)該避開(kāi)的區(qū)間，而本具體實(shí)施方式
中的控制方法al則不需要避開(kāi)這個(gè)區(qū)間，從而擴(kuò)展了占空比的調(diào)節(jié)區(qū)間，解決了上述第1個(gè)問(wèn)題。最后，調(diào)節(jié)過(guò)程中，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率減小，所以開(kāi)關(guān)管的損耗也會(huì)相應(yīng) 減小。本具體實(shí)施方式
中的控制方法al中，PWM控制配合IPFM控制的控制方法，調(diào)節(jié)頻 率降低到f2時(shí)，此時(shí)即對(duì)應(yīng)輸出電壓為第三設(shè)定值V2，之后要調(diào)節(jié)輸出電壓小于第三設(shè)定 值V2，可以將頻率固定在f2，后續(xù)僅通過(guò)PWM控制來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓。如圖7所 示，頻率為f2時(shí)，占空比d2對(duì)應(yīng)的輸出電壓為V2，之后將頻率固定在f2，調(diào)節(jié)占空比至d3 時(shí)，因頻率f2下的曲線圖上占空比為d3對(duì)應(yīng)的輸出電壓值為V3，所以此時(shí)輸出電壓即為 V3，即調(diào)節(jié)過(guò)程宏觀為調(diào)節(jié)輸出電壓從V2降到V3。之后也可不固定頻率，而是繼續(xù)使用PWM 控制配合I-PFM控制的控制方法來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓。如圖8所示，頻率為f2時(shí)， 占空比d2對(duì)應(yīng)的輸出電壓為V2，之后調(diào)節(jié)占空比的同時(shí)不固定頻率，減小頻率為f3 ；調(diào)節(jié) 占空比至d3時(shí)，因頻率f3下的曲線圖上占空比為d3對(duì)應(yīng)的輸出電壓值為V3’，所以此時(shí)輸 出電壓即為V3’，即調(diào)節(jié)過(guò)程宏觀為調(diào)節(jié)輸出電壓從V2降到V3’。
具體實(shí)施方式
二如圖9所示，為本具體實(shí)施方式
的諧振電路輸出特性控制方法示意圖。本具體實(shí) 施方式與實(shí)施方式一的區(qū)別在于在第一設(shè)定值V與最大輸出電壓Vmax之間設(shè)有第二設(shè)定 值V’，當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值V小于第二設(shè)定值V’時(shí)，實(shí)施方式一控制方法al僅采用 了 PFM的控制方法，而本實(shí)施方式的控制方法a2采用了 PFM和PWM相結(jié)合的控制方法。本具體實(shí)施方式
中諧振電路可以為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電 路和LLC諧振電路中的一種。如圖9所示，本具體實(shí)施方式
的控制方法a2中，當(dāng)輸出電壓VO小于第一設(shè)定值V 時(shí)，采用PWM控制配合反脈沖頻率調(diào)制I-PFM控制的方法。所謂I-PFM控制，是相對(duì)于PFM 控制的一種自定義稱呼。在PFM控制中，要減小輸出電壓VO時(shí)，則需要增大開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通 頻率，而在IPFM控制中，要求減小輸出電壓VO時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率不增大反而減小。當(dāng) 輸出電壓VO大于第一設(shè)定值V小于第二設(shè)定值V’時(shí)，采用PFM控制和PWM控制相結(jié)合的 控制。當(dāng)輸出電壓VO大于第二設(shè)定值V’小于輸出電壓最大值Vmax時(shí)，僅采用PFM控制。本具體實(shí)施方式
中，當(dāng)輸出電壓VO要求大于第二設(shè)定值V’小于輸出電壓最大值 Vmax時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，此時(shí)僅利用PFM控制即可很好的 調(diào)節(jié)輸出電壓，也即本實(shí)施方式中該階段的控制與實(shí)施方式一中該階段的控制相同。當(dāng)輸出電壓VO要求小于第二設(shè)定值V’大于第一設(shè)定值V時(shí)，本實(shí)施方式中該階 段的控制則與實(shí)施方式一中該階段的控制不相同。此時(shí)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率對(duì)輸出電壓的調(diào) 節(jié)作用仍然較強(qiáng)，則此時(shí)仍然可以僅利用PFM控制，即圖6中該階段對(duì)應(yīng)的虛線控制示意圖 所示(也即實(shí)施方式一的控制)。但由于考慮到開(kāi)關(guān)管的損耗問(wèn)題，所以此階段也可以采用 PFM控制和PWM控制相結(jié)合的控制，即圖6中該階段對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)控制示意圖所示。這樣，頻 率增大的幅度相比于實(shí)施方式一中有所減小，那么該階段開(kāi)關(guān)管上的損耗相比于實(shí)施方式 一中就較小。同時(shí)，該階段之后，當(dāng)輸出電壓要求小于第一設(shè)定值V時(shí)，頻率降低的起始值 較小，則調(diào)節(jié)過(guò)程中，頻率的取值相比于實(shí)施方式一中也較小，即開(kāi)關(guān)管的損耗也較小。因 此，本實(shí)施方式增加PFM控制和PWM控制相結(jié)合的控制后，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率在各階段均有 所下降，所以開(kāi)關(guān)管的損耗在各階段均有所減小。
當(dāng)輸出電壓VO要求小于第一設(shè)定值V時(shí)，采用PWM控制配合反調(diào)頻控制IPFM控 制的方法，則與實(shí)施方式一中的控制相同，因此也同樣可避免該階段單獨(dú)使用PWM調(diào)節(jié)時(shí) 的兩個(gè)問(wèn)題，在此不再重復(fù)說(shuō)明。采用本具體實(shí)施方式
的控制方法，在輸出電壓在小于第一設(shè)定值V的范圍內(nèi)時(shí)， 可與實(shí)施方式一的控制方法一樣解決單獨(dú)采用PWM控制所導(dǎo)致的兩個(gè)問(wèn)題和單獨(dú)采用PWM 控制固定頻率時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗較大的問(wèn)題。另一方面，在輸出電壓小于第二設(shè)定值V’時(shí)，采 用PFM控制配合PWM控制，可在實(shí)施方式儀的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低開(kāi)關(guān)管的損耗。
與實(shí)施方式一相同，本具體實(shí)施方式
中的控制方法中，PWM控制配合IPFM控制的 控制方法，調(diào)節(jié)頻率降低到一個(gè)值時(shí)，此時(shí)即對(duì)應(yīng)輸出電壓為第四設(shè)定值Vf，之后要調(diào)節(jié)輸 出電壓小于第四設(shè)定值Vf，可以將頻率固定，后續(xù)僅通過(guò)PWM控制來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出 電壓。如圖10所示，頻率為f0時(shí)，占空比d0對(duì)應(yīng)的輸出電壓為Vf，之后將頻率固定在fO， 調(diào)節(jié)占空比至d0’時(shí)，因頻率fO、占空比d0’下對(duì)應(yīng)的輸出電壓值為Vf ’，所以此時(shí)輸出電 壓即為Vf ’，即調(diào)節(jié)過(guò)程宏觀為調(diào)節(jié)輸出電壓從Vf降到Vf ’。之后也可繼續(xù)使用PWM控制 配合I-PFM控制的控制方法來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓。如圖11所示，頻率為fO時(shí)，占空 比d0對(duì)應(yīng)的輸出電壓為Vf，之后頻率并不固定，而是配合減小。減小頻率至f0’，調(diào)節(jié)占空 比至d0’時(shí)，因頻率fO’、占空比d0’下對(duì)應(yīng)的輸出電壓值為VfO’，所以此時(shí)輸出電壓即為 VfO',即調(diào)節(jié)過(guò)程宏觀為調(diào)節(jié)輸出電壓從Vf降到VfO’。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種諧振電路輸出特性控制方法，通過(guò)改變諧振電路中開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率和開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，其特征在于當(dāng)輸出電壓小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，所述反脈沖頻率調(diào)制I PFM是指頻率隨電壓改變的方向與脈沖頻率調(diào)制PFM中頻率隨電壓改變的方向相反的控制方法；當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值小于輸出電壓最大值時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制PFM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于所述脈沖寬度調(diào) 制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓是指調(diào)節(jié)輸出電壓變小時(shí)， 減小開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并減小開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率；調(diào)節(jié)輸出電壓變大時(shí)，增大開(kāi)關(guān)管的脈 沖寬度，并增大開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于還包括第三設(shè)定 值，所述第三設(shè)定值小于所述第一設(shè)定值；當(dāng)輸出電壓小于第三設(shè)定值時(shí)，僅采用脈沖寬度 調(diào)制PWM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第三設(shè)定值小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度 調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于所述 諧振電路為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路和LLC諧振電路中的一種。
5.一種諧振電路輸出特性控制方法，通過(guò)改變諧振電路中開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率和開(kāi)關(guān)管 的脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，其特征在于當(dāng)輸出電壓小于第一設(shè)定值時(shí)，采用 脈沖寬度調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，所述脈沖頻率 調(diào)制I-PFM是指頻率隨電壓改變的方向與脈沖頻率調(diào)制PFM中頻率隨電壓改變的方向相反 的控制方法；當(dāng)輸出電壓大于第一設(shè)定值小于第二設(shè)定值時(shí)，采用脈沖頻率調(diào)制PFM和脈 沖寬度調(diào)制PWM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第二設(shè)定值小于輸出電壓 最大值時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制PFM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于所述脈沖寬度調(diào) 制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓是指調(diào)節(jié)輸出電壓變小時(shí)， 減小開(kāi)關(guān)管的脈沖寬度，并減小開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率；調(diào)節(jié)輸出電壓變大時(shí)，增大開(kāi)關(guān)管的脈 沖寬度，并增大開(kāi)關(guān)管的脈沖頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于還包括第四設(shè)定 值，所述第四設(shè)定值小于所述第一設(shè)定值；當(dāng)輸出電壓小于第四設(shè)定值時(shí)，僅采用脈沖寬度 調(diào)制PWM來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；當(dāng)輸出電壓大于第四設(shè)定值小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度 調(diào)制PWM和反脈沖頻率調(diào)制I-PFM相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的諧振電路輸出特性控制方法，其特征在于所述 諧振電路為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路、串并聯(lián)諧振電路和LLC諧振電路中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種諧振電路輸出特性控制方法，通過(guò)改變諧振電路中開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通頻率和開(kāi)關(guān)管的占空比來(lái)調(diào)節(jié)諧振電路的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓要求小于第一設(shè)定值時(shí)，采用脈沖寬度調(diào)制和反脈沖頻率調(diào)制，反脈沖頻率調(diào)制是指頻率隨電壓改變的方向與調(diào)頻控制中頻率隨電壓改變的方向相反的控制方法；當(dāng)輸出電壓要求大于第一設(shè)定值小于輸出電壓最大值時(shí)，僅采用脈沖頻率調(diào)制調(diào)節(jié)輸出電壓。本發(fā)明的諧振電路輸出特性控制方法，在輸出電壓在較小的取值范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制配合反脈沖頻率調(diào)制，可以解決單獨(dú)采用脈沖寬度調(diào)制時(shí)需要避開(kāi)這些隨占空比降低輸出電壓升高的區(qū)間和占空比的調(diào)節(jié)精度很小這兩個(gè)問(wèn)題，同時(shí)調(diào)節(jié)過(guò)程中還能減小開(kāi)關(guān)管的損耗。
文檔編號(hào)H03K7/10GK101969303SQ20101021338
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者朱春輝, 柳樹(shù)渡, 首?？?申請(qǐng)人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司