超高频谐振功率变换器的临界占空比调频控制方法及电路

技术特征：
1.一种超高频谐振功率变换器的临界占空比调频控制方法，所述变换器包括功率管，其特征在于，所述临界占空比调频控制方法包括：以所述变换器的输出采样电压v
sample
和参考电压的差值为输入，采用闭环反馈控制，输出功率管开关频率的控制电压v
freq
；将所述功率管开关频率的控制电压v
freq
与参考电压以设定的比例进行线性求和，得到功率管占空比的控制电压v
duty
；通过所述功率管开关频率的控制电压v
freq
改变功率管驱动信号的频率，使所述驱动信号的频率根据所述变换器需求的输出功率进行调节；通过所述功率管占空比的控制电压v
duty
调控所述驱动信号的占空比，使占空比达到临界状态，得到临界占空比驱动信号；判断所述功率管开关频率的控制电压v
freq
和采样电压v
sample
是否均超过设定的阈值，若是，变换器进入突发模式；若否，变换器进入连续调频模式；其中，在所述突发模式下，将所述临界占空比驱动信号与突发模式产生的使能控制信号相与之后作为所述功率管的驱动信号；在所述连续调频控制模式下，以所述临界占空比驱动信号作为功率管的驱动信号。2.根据权利要求1所述的临界占空比调频控制方法，其特征在于，所述达到临界状态时的占空比d与所述功率管的开关频率f之间满足：其中，t
off_inv
为一个开关周期t内功率管关断的时间：所述功率管开关频率的控制电压v
freq
与所述功率管的开关频率f相关。3.根据权利要求2所述的临界占空比调频控制方法，其特征在于，在突发模式下，将所述采样电压v
sample
与设定的阈值上下限进行比较，获得所述使能控制信号。4.根据权利要求1所述的临界占空比调频控制方法，其特征在于，还包括步骤：将所述功率管的驱动信号进行信号放大，转变为可带载的功率信号。5.一种超高频谐振功率变换器的临界占空比调频控制电路，所述变换器包括功率管，其特征在于，所述临界占空比调频控制电路包括：功率管开关频率控制电压计算单元，用于以变换器的输出采样电压v
sample
和参考电压的差值为输入，采用闭环反馈控制，输出功率管开关频率的控制电压v
freq
；功率管占空比控制电压计算单元，用于将所述功率管开关频率的控制电压v
freq
与参考电压以设定的比例进行线性求和，得到功率管占空比的控制电压v
duty
；临界占空比驱动信号产生单元，用于通过所述控制电压v
freq
改变功率管驱动信号的频率，使驱动信号的频率根据所述变换器需求的输出功率进行调节；以控制电压v
duty
调控所述驱动信号的占空比，使占空比达到临界状态，得到临界占空比驱动信号；模式选择单元，用于判断所述功率管开关频率的控制电压v
freq
和采样电压v
sample
是否均超过设定的阈值，若是，变换器通过突发模式控制单元进入突发模式；若否，变换器通过连续调频模式控制单元进入连续调频模式；其中，所述突发模式控制单元用于将所述临界占空比驱动信号与突发模式产生的使能
控制信号相与之后作为所述功率管的驱动信号；所述连续调频模式控制单元用于以所述临界占空比驱动信号作为功率管的驱动信号。6.根据权利要求5所述的临界占空比调频控制电路，其特征在于，所述临界占空比驱动信号产生单元包括压控振荡器、电流饥饿型反相器及比较器；所述压控振荡器的输出连接所述电流饥饿型反相器的输入，所述电流饥饿型反相器的输出以及功率管占空比控制电压计算单元的输出连接所述比较器的输入，所述比较器的输出生成所述临界占空比驱动信号；其中，所述压控振荡器的控制电压为所述功率管开关频率的控制电压v
freq
。7.根据权利要求6所述的临界占空比调频控制电路，其特征在于，所述达到临界状态时的占空比d与所述功率管的开关频率f之间满足：其中，t
off_inv
为一个开关周期t内功率管关断的时间：所述功率管开关频率的控制电压v
freq
与所述功率管的开关频率f相关。8.根据权利要求7所述的临界占空比调频控制电路，其特征在于，所述突发模式控制单元包括迟滞比较器，用于将所述采样电压v
sample
与设定的阈值上下限进行比较，获得所述使能控制信号。9.根据权利要求8所述的临界占空比调频控制电路，其特征在于，所述模式选择单元包括：两个迟滞比较器、一个与非门及两个或非门；两个迟滞比较器的输出分别连接至与非门的输入进行逻辑运算，将逻辑运算的结果及所述突发模式产生的使能控制信号输入至第一个或非门，第一个或非门的输出以及临界占空比驱动信号产生单元的输出连接至第二个或非门的输入进行模式选择；其中，两个迟滞比较器分别用于将所述功率管开关频率的控制电压v
freq
和采样电压v
sample
与设定的阈值上下限进行比较。10.根据权利要求5-9任意一项所述的临界占空比调频控制电路，其特征在于，还包括采样模块及超高频驱动模块；所述采样模块用于获得所述变换器的输出采样电压v
sample
；所述超高频驱动模块用于将所述功率管的驱动信号进行信号放大，转变为可带载的功率信号。

技术总结
本发明公开了一种超高频谐振功率变换器的临界占空比调频控制方法及电路，属于电力电子领域。控制方法包括：计算功率管开关频率及占空比的控制电压；通过开关频率控制电压改变功率管驱动信号的频率，使驱动信号的频率根据所述变换器需要的输出功率进行调节；以占空比控制电压调控所述驱动信号的占空比，使占空比达到临界状态，得到临界占空比驱动信号；判断所述功率管开关频率的控制电压和采样电压是否均超过设定的阈值，若是，变换器进入突发模式；若否，变换器进入连续调频模式。本发明充分用了两种工作模式的优点，减小了变换器的输出电压纹波，同时提升了变换器的效率，并保证了负载调整范围，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：张明 宋伟 张德生 洪昊 刘井生 闵闰 童乔凌
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/11