基于CLB的硬件同步整流控制方法、系统及存储介质与流程

本技术涉及电力电子变换器控制，尤其涉及一种基于clb的硬件同步整流控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、在直流电能变换过程中，dc-dc变换器用于将输入直流电转换为满足负载需求的输出直流电。llc谐振变换器作为常用的dc-dc变换拓扑，通过原边开关管的交替导通将输入直流电转换为高频交流电，再经变压器传输至副边，由副边整流电路转换为直流电输出。在低电压、大电流的应用场景中，采用二极管进行副边整流会产生较大的导通损耗，因此，现有llc谐振变换器通常采用导通电阻较小的开关管替代整流二极管，并根据副边电流的导通情况控制开关管导通或者关断，以实现同步整流。

2、现有的同步整流控制方式主要包括软件实时计算方式、导通时刻查表方式和硬件同步整流方式。软件实时计算方式通过建立llc谐振变换器的时域模型，推导副边电流与移相角之间的关系，并实时计算副边同步整流开关管的导通时刻；导通时刻查表方式通过仿真或者测试，预先确定不同输入电压、输出负载及开关频率下各同步整流开关管的导通时刻并形成导通时刻表，在运行过程中根据当前工况查询相应的导通时刻；硬件同步整流方式则通过硬件电路检测同步整流开关管的漏源电压或者副边电流，将检测结果与预设条件进行比较，并根据比较结果直接生成同步整流开关管的驱动信号。

3、然而，上述三种同步整流控制方式在实际应用中均存在一定局限。对于软件实时计算方式，需要在每个开关周期内依据预先建立的副边电流与移相角关系实时确定同步整流开关管的导通时刻，持续进行上述计算会占用较多的处理器运算资源，在llc谐振变换器开关频率较高时，处理器可能难以及时完成相应计算。对于导通时刻查表方式，需要预先针对不同输入电压、输出负载及开关频率等工况进行大量测试或者仿真，将各工况对应的导通时刻记录形成表格并存储于处理器中，不仅占用较多的存储资源，而且在开关管、变压器或者谐振参数等硬件参数发生调整后，原有导通时刻表可能不再适用，需要重新进行测试或者仿真。对于硬件同步整流方式，通常采用专用同步整流控制芯片或者集成有同步整流控制功能的llc主控芯片，并通过相应的检测电路分别检测同步整流开关管的漏源电压或者副边电流，增加了检测电路和控制芯片的数量；同时，部分硬件同步整流方式仅根据检测结果是否满足预设导通条件控制同步整流开关管导通，在检测信号发生波动或者异常时，可能使相应的驱动信号被错误触发。因此，现有同步整流控制方式在降低控制资源占用的同时，难以兼顾同步整流控制的可靠性，从而可能影响同步整流过程的稳定性。

技术实现思路

1、本技术提供了一种基于clb的硬件同步整流控制方法、系统及存储介质，能够在降低同步整流控制对控制资源占用的同时，提高副边驱动信号生成及输出的可靠性，从而保障同步整流过程稳定进行。本技术提供如下技术方案：

2、第一方面，本技术提供一种基于clb的硬件同步整流控制方法，应用于设置有可配置逻辑块的llc谐振变换器，所述控制方法包括：

3、获取所述llc谐振变换器的原边驱动信号，并检测所述llc谐振变换器的副边电流；根据检测到的副边电流生成电流比较信号，将所述原边驱动信号和所述电流比较信号输入至所述可配置逻辑块；

4、通过所述可配置逻辑块中的状态机识别各所述原边驱动信号的上升沿，得到对应的上升沿标志；根据所述上升沿标志、所述电流比较信号以及同一副边桥臂中各副边同步整流开关的当前驱动状态，生成对应的状态机输出信号；

5、基于各所述原边驱动信号的当前状态，对同一副边桥臂对应的状态机输出信号进行输出优先级处理，发生同时导通冲突时保留一路为导通状态并关断冲突的另一路，得到副边驱动信号；

6、通过所述可配置逻辑块输出所述副边驱动信号，控制对应的副边同步整流开关导通或者关断。

7、在一个具体的可实施方案中，所述根据所述上升沿标志、所述电流比较信号以及同一副边桥臂中各副边同步整流开关的当前驱动状态，生成对应的状态机输出信号，包括：

8、针对各所述原边驱动信号，确定第一副边导通条件和第二副边导通条件；

9、所述第一副边导通条件为：所述原边驱动信号的上升沿标志处于有效状态，所述电流比较信号表征检测到的副边电流大于第一预设电流阈值，且同一副边桥臂中的另一副边同步整流开关的当前驱动状态为关断状态；

10、所述第二副边导通条件为：所述电流比较信号表征检测到的副边电流大于第二预设电流阈值，同一副边桥臂中与所述原边驱动信号对应的副边同步整流开关的当前驱动状态为导通状态，且同一副边桥臂中的另一副边同步整流开关的当前驱动状态为关断状态；

11、当满足所述第一副边导通条件时，将针对所述原边驱动信号的状态机输出信号置为导通状态；当满足所述第二副边导通条件时，保持针对所述原边驱动信号的状态机输出信号为导通状态；当所述第一副边导通条件和所述第二副边导通条件均不满足时，将针对所述原边驱动信号的状态机输出信号置为关断状态。

12、在一个具体的可实施方案中，所述根据所述上升沿标志、所述电流比较信号以及同一副边桥臂中各副边同步整流开关的当前驱动状态，生成对应的状态机输出信号，还包括：

13、针对各所述原边驱动信号，分别配置对应的状态机；将各所述原边驱动信号分别输入对应的状态机，并将所述电流比较信号输入各所述状态机；

14、通过各所述状态机识别对应原边驱动信号的上升沿，得到对应的上升沿标志，并生成与所述原边驱动信号对应的状态机输出信号。

15、在一个具体的可实施方案中，所述通过所述可配置逻辑块中的状态机识别各所述原边驱动信号的上升沿，得到对应的上升沿标志，包括：

16、针对各所述原边驱动信号，以所述原边驱动信号处于高电平且其上升沿标志当前未置位，作为所述原边驱动信号的上升沿检测条件；

17、当满足所述上升沿检测条件时，生成处于有效状态的上升沿标志；当不满足所述上升沿检测条件时，生成处于无效状态的上升沿标志。

18、在一个具体的可实施方案中，所述基于各所述原边驱动信号的当前状态，对同一副边桥臂对应的状态机输出信号进行输出优先级处理，发生同时导通冲突时保留一路为导通状态并关断冲突的另一路，得到副边驱动信号，包括：

19、当任一所述原边驱动信号为低电平，且与所述原边驱动信号对应的状态机输出信号为导通状态时，保持所述状态机输出信号为导通状态；

20、若同一副边桥臂对应的另一状态机输出信号同时为导通状态，则将所述另一状态机输出信号调整为关断状态，得到所述副边驱动信号。

21、在一个具体的可实施方案中，所述基于各所述原边驱动信号的当前状态，对同一副边桥臂对应的状态机输出信号进行输出优先级处理，发生同时导通冲突时保留一路为导通状态并关断冲突的另一路，得到副边驱动信号，还包括：

22、针对同一副边桥臂中的各副边同步整流开关，分别配置对应的查找表；

23、将用于所述输出优先级处理的原边驱动信号以及同一副边桥臂对应的各状态机输出信号分别输入各所述查找表；

24、通过各所述查找表，根据所述原边驱动信号的当前状态对各所述状态机输出信号进行逻辑组合，生成与各所述副边同步整流开关对应的副边驱动信号。

25、在一个具体的可实施方案中，所述通过所述可配置逻辑块输出所述副边驱动信号，控制对应的副边同步整流开关导通或者关断，包括：

26、为各所述副边同步整流开关配置对应的脉宽调制输出通道；将所述可配置逻辑块输出的副边驱动信号传输至对应的脉宽调制输出通道；

27、当所述副边驱动信号为导通状态时，通过对应的脉宽调制输出通道输出高电平，控制所述副边同步整流开关导通；当所述副边驱动信号为关断状态时，通过对应的脉宽调制输出通道输出低电平，控制所述副边同步整流开关关断。

28、第二方面，本技术提供一种基于clb的硬件同步整流控制系统，采用如下的技术方案：

29、一种基于clb的硬件同步整流控制系统，用于执行如第一方面所述的基于clb的硬件同步整流控制方法，所述系统包括llc谐振变换器、可配置逻辑块和脉宽调制输出通道；所述llc谐振变换器设有原边开关电路和副边同步整流开关；

30、所述原边开关电路的输出端与所述可配置逻辑块的输入端连接，所述可配置逻辑块的输出端与各所述脉宽调制输出通道的输入端连接，各所述脉宽调制输出通道的输出端分别与对应的副边同步整流开关的驱动端连接。

31、第三方面，本技术提供一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现如第一方面所述的一种基于clb的硬件同步整流控制方法。

32、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的一种基于clb的硬件同步整流控制方法。

33、通过检测llc谐振变换器的副边电流生成电流比较信号，并将电流比较信号与原边驱动信号输入可配置逻辑块；可配置逻辑块中的状态机识别各原边驱动信号的上升沿，根据得到的上升沿标志、电流比较信号以及同一副边桥臂中各副边同步整流开关的当前驱动状态生成状态机输出信号，其中，上升沿标志用于确定状态判断的时序，电流比较信号提供副边电流的检测结果，各副边同步整流开关的当前驱动状态用于反映同一副边桥臂的当前导通情况，使状态机输出信号同时受到驱动时序、副边电流和桥臂状态的约束；随后，基于各原边驱动信号的当前状态对同一副边桥臂对应的状态机输出信号进行输出优先级处理，在发生同时导通冲突时保留一路为导通状态并关断冲突的另一路，避免相互冲突的状态机输出信号直接形成副边驱动信号；最终通过可配置逻辑块输出副边驱动信号，控制对应的副边同步整流开关导通或者关断。由此，将同步整流过程中的状态判断和冲突处理落实于可配置逻辑块，并通过多项状态约束和冲突处理保证副边驱动信号的合理输出，能够在降低同步整流控制对控制资源占用的同时，提高同步整流控制的可靠性，保障同步整流过程稳定进行。

34、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。