一种LLC谐振电路的控制方法及LLC谐振电路与流程

一种llc谐振电路的控制方法及llc谐振电路
技术领域
1.本技术涉及电路领域，尤其涉及一种llc谐振电路的控制方法及llc谐振电路。


背景技术：

2.llc谐振电路(又可简称llc电路)是一种通过控制开关器件的频率来实现输出电压恒定的电路。近年来，llc电路因为其优异的性能逐渐引起人们的关注。
3.在现有的llc电路的控制方法中，当llc电路的输入是直流叠加交流的信号时，在llc电路对应的控制环路的效率较低的情况下，其输出通常也会叠加有一个交流分量。因此，现有的llc电路的控制方法可能会导致其输出纹波较大，进而影响了llc电路的性能。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种llc谐振电路的控制方法及llc谐振电路，可以减少或者消除因输入交流分量导致输出存在的交流分量，可减小llc谐振电路的输出纹波，可提高llc谐振电路的性能。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种llc谐振电路的控制方法。所述llc电路包括控制模块和谐振模块，所述谐振模块包括至少两个开关器件。所述方法包括：所述控制模块获取所述谐振模块的输入电压的直流电压分量和交流电压分量。所述控制模块根据所述直流电压分量、所述交流电压分量以及所述谐振模块的输出电压确定出目标频率。所述控制模块根据所述目标频率生成目标驱动信号。所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。
6.结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块可以根据所述交流电压分量、所述直流电压分量以及所述谐振模块的输出电压确定第一频率。所述控制模块还可根据所述输出电压确定第二频率。所述控制模块还可根据所述第一频率和所述第二频率确定目标频率。
7.结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块可以通过以下公式确定出第一频率：
[0008][0009]
其中，f1为所述第一频率，λ为所述谐振模块的变压器的励磁电感与谐振电感的比值，n为所述谐振模块中的变压器的匝数比，fr为所述谐振模块的谐振频率，uin0为所述直流电压分量，uinac为所述交流电压分量，uo为所述输出电压。
[0010]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块通过以下公式确定第一频率：
[0011][0012]
其中，f1为所述第一频率，q为所述llc电路的品质因数，f
ndc
为所述控制模块包括的环路控制器所生成的第三频率的直流分量，n为所述谐振模块中的变压器的匝数比，fr为所述谐振模块的谐振频率，uin0为所述直流电压分量，uinac为所述交流电压分量，uo为所述输出电压。
[0013]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块可以根据所述第一频率与所述第二频率的和确定所述目标频率。
[0014]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块可以根据所述输出电压和所述llc电路预设的参考电压的差值确定所述第二频率。
[0015]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述目标驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号的相位差为180度。所述控制模块可以先根据所述目标频率生成所述第一驱动信号。然后，所述控制模块还可以根据所述第一驱动信号生成所述第二驱动信号。
[0016]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述至少两个开关器件包括第一开关器件和第二开关器件。所述控制模块通过所述第一驱动信号导通所述第一开关器件，并通过所述第二驱动信号关断所述第二开关器件。或者，所述控制模块通过所述第一驱动信号关断所述第一开关器件，并通过所述第二驱动信号导通所述第二开关器件。
[0017]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述至少两个开关器件包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件。所述控制模块通过所述第一驱动信号导通所述第一开关器件和所述第四开关器件，并通过所述第二驱动信号关断所述第二开关器件和所述第三开关器件。或者，所述控制模块通过所述第一驱动信号关断所述第一开关器件和所述第四开关器件，并通过所述第二驱动信号导通所述第二开关器件和所述第三开关器件。
[0018]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制模块包括控制器和驱动器。所述控制模块通过所述控制器来根据直流电压分量、交流电压分量和所述谐振模块的输出电压确定出所述目标频率。所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标频率生成所述目标驱动信号。所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。
[0019]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述谐振模块包括输入源、开关网络、谐振腔、变压器以及副边整流桥。所述输入源与所述开关网络连接，所述开关网络与所述谐振腔连接，所述谐振腔与所述变压器连接，所述变压器与所述副边整流桥连接。所述输入源用于提供所述直流电压分量、所述交流电压分量，所述开关网络用于将所述直流电压分量和所述交流电压分量转换为高频交流方波，所述谐振腔用于通过所述高频交流方波得到交流输出电压，所述变压器和所述副边整流桥用于通过所述交流输出电压得到所述输出电压。
[0020]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述开关网络包括第一开关器件和第
二开关器件。所述输入源的第一端与所述第一开关器件的第一端相连接，所述第一开关器件的第二端分别与所述第二开关器件的第一端以及所述谐振腔的一端相连接，第二开关器件的第二端分别与所述输入源第二端以及所述谐振腔的另一端相连接，所述第一开关器件的第三端以及所述第二开关器件的第三端分别与所述控制模块相连接。
[0021]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述开关网络包括第一开关器件、述第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件。所述输入源的第一端与所述第一开关器件和所述第三开关器件的第一端相连接，所述输入源的第二端与所述第二开关器件以及所述第四开关器件的第一端相连接，所述第一开关器件的第二端以及所述第二开关器件的第二端同时与所述谐振腔的一端相连接，所述第三开关器件的第二端以及所述第四开关器件的第二端同时与所述谐振腔的另一端相连接，所述第一开关器件的第三端、所述第二开关器件的第三端、所述第三开关器件的第三端以及所述第四开关器件的第三端分别与所述控制模块相连接。
[0022]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述驱动器包括脉冲宽度调制pwm信号发生器和反相器。所述控制模块通过所述pwm信号发生器来根据所述目标频率生成所述第一驱动信号，并将所述第一驱动信号发送给所述反相器。所述控制模块通过所述反相器来根据所述第一驱动信号生成所述第二驱动信号。
[0023]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述控制器通过所述pwm信号发生器和所述反相器来分别根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来控制所述至少两个开关器件中各开关器件的导通或者关断。
[0024]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述pwm信号发生器与所述第一开关器件的第三端相连接，所述反相器与所述第二开关器件的第三端相连接。所述控制模块通过所述pwm信号发生器将所述第一驱动信号发送给所述第一开关器件，以控制所述第一开关器件的导通或者关断。所述控制模块通过所述反相器将所述第二驱动信号发送给所述第二开关器件，以控制所述第二开关器件的导通或者关断。所述反相器用于根据所述第一生驱动信号成所述第二驱动信号，并将所述第二驱动信号发送给所述第二开关器件。
[0025]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述pwm信号发生器与所述第二开关器件的第三端相连接，所述反相器与所述第一开关器件的第三端相连接。所述控制模块通过所述pwm信号发生器将所述第一驱动信号发送给所述第二开关器件，以控制所述第二开关器件的导通或者关断。所述控制模块通过所述反相器将所述第二驱动信号发送给所述第一开关器件，以控制所述第二开关器件的导通或者关断。
[0026]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述pwm信号发生器与所述第一开关器件的第三端以及所述第四开关器件的第三端相连接，所述反相器与所述第二开关器件的第三端以及所述第三开关器件的第三端相连接。所述控制模块通过所述pwm信号发生器将所述第一驱动信号发送给所述第一开关器件和所述第四开关器件，以控制所述第一开关器件和所述第四开关器件＝的导通或者关断。所述控制模块通过所述反相器将所述第二驱动信号发送给所述第二开关器件和所述第三开关器件，以控制所述第二开关器件和所述第三开关器件的导通或者关断。
[0027]
结合第一方面，在一种可行的实施方式中，pwm信号发生器与所述第二开关器件的第三端以及所述第三开关器件的第三端相连接，所述反相器与所述第一开关器件的第三端
以及所述第四开关器件的第三端相连接。所述控制模块通过所述pwm信号发生器将所述第一驱动信号发送给所述第二开关器件和所述第三开关器件，以控制所述第二开关器件和所述第三开关器件＝的导通或者关断。所述控制模块通过所述反相器将所述第二驱动信号发送给所述第一开关器件和所述第四开关器件，以控制所述第一开关器件和所述第四开关器件的导通或者关断。
[0028]
第二方面，本技术实施例提供了一种llc谐振电路，所述llc谐振电路包括控制模块和谐振模块，所述控制模块用于执行上述第一方面中任一项所描述的llc谐振电路的控制方法，以导通或者关断所述谐振模块包含的所述至少两个开关器件。
[0029]
结合第二方面，在一种可选的实施方式中，所述谐振模块包括输入源、开关网络、谐振腔、变压器以及副边整流桥，所述开关网络包含所述至少两个开关器件。所述输入源与所述开关网络连接，所述开关网络与所述谐振腔连接，所述谐振腔与所述变压器连接，所述变压器与所述副边整流桥连接。所述输入源用于提供所述直流电压分量和所述交流电压分量，所述开关网络用于将所述直流电压分量和所述交流电压分量转换为高频交流方波，所述谐振腔用于通过所述高频交流方波得到交流输出电压，所述变压器和所述副边整流桥用于通过所述交流输出电压得到所述输出电压。
[0030]
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述开关网络包括第一开关器件和第二开关器件。所述输入源的第一端与所述第一开关器件的第一端相连接，所述第一开关器件的第二端分别与所述第二开关器件的第一端以及所述谐振腔的一端相连接，第二开关器件的第二端分别与所述输入源第二端以及所述谐振腔的另一端相连接，所述第一开关器件的第三端以及所述第二开关器件的第三端分别与所述控制模块相连接。
[0031]
结合第二方面，在一种可行的实施方式中，所述开关网络包括第一开关器件、述第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件。所述输入源的第一端与所述第一开关器件和所述第三开关器件的第一端相连接，所述输入源的第二端与所述第二开关器件以及所述第四开关器件的第一端相连接，所述第一开关器件的第二端以及所述第二开关器件的第二端同时与所述谐振腔的一端相连接，所述第三开关器件的第二端以及所述第四开关器件的第二端同时与所述谐振腔的另一端相连接，所述第一开关器件的第三端、所述第二开关器件的第三端、所述第三开关器件。
[0032]
结合第二方面，在一种可选的实施方式中，所述控制模块包括控制器和驱动器。所述控制模块通过所述控制器来根据直流电压分量、交流电压分量和所述谐振模块的输出电压确定出所述目标频率。所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标频率生成所述目标驱动信号。所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。
[0033]
结合第二方面，在一种可选的实施方式中，所述驱动器包括脉冲宽度调制pwm信号发生器和反相器。所述pwm信号发生器用于根据所述目标频率生成所述第一驱动信号，并将所述第一驱动信号发送给所述反相器。所述反相器用于根据所述第一驱动信号生成所述第二驱动信号。
[0034]
结合第二方面，在一种可选的实施方式中，所述pwm信号发生器和所述反相器用于分别根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来控制所述至少两个开关器件中各开关器件的导通或者关断。
[0035]
采用本技术提供的llc谐振电路的控制方法及llc谐振电路，可以减少或者消除因输入交流分量导致输出存在的交流分量，可减小llc谐振电路的输出纹波，可提升llc谐振电路的性能。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0037]
图1是本技术实施例提供的一种llc电路一结构图；
[0038]
图2是本技术实施例提供的一种llc电路又一结构示意图；
[0039]
图3是本技术实施例提供的一种llc电路又一结构示意图；
[0040]
图4是本技术实施例提供的变压器和副边整流桥的结构示意图；
[0041]
图5是本技术实施例提供的一种llc电路的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0042]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方法进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护的范围。
[0043]
当llc电路的输入是直流叠加交流的信号时，现有的llc电路的控制方法容易使得其输出会叠加有一个交流分量，从而导致其输出纹波较大，进而影响了llc电路的性能。
[0044]
因此，本技术要解决的技术问题是：如何减少甚至消除llc电路因输入交流分量导致的输出存在交流分量的情况，从而减小llc电路的输出纹波，提高llc电路的性能。
[0045]
请参见图1，图1是本技术实施例提供的一种llc电路一结构示意图。该llc电路可应用本技术提供的llc电路的控制方法。如图1所示，该llc电路可包括相互耦合的谐振模块10和控制模块20。在实际使用时，该控制模块20可以根据谐振模块10的输入电压(这里假设为uin)所包含的直流电压分量(这里假设为uin0)、交流电压分量(这里假设为uinac)以及该谐振模块10的输出电压(这里假设为uo)来确定出一个频率(为方便区别，下文将以目标频率fs代替描述)。然后，该控制模块20还可根据该目标频率fs生成相应的驱动信号(为方便区别，下文将以目标驱动信号代替描述)。然后，该控制模块20可以通过所述目标驱动信号来导通或者关断上述谐振模块10所包含的至少两个开关器件，从而使得llc电路输出电压uo能够趋向一个稳定的预设电压大小。
[0046]
这里需要说明的是，在实际实现中，该llc电路的输入电压可以是一个输入源提供的叠加有交流电压的直流电压。这里，这个叠加有交流电压的直流电压中的交流部分即为输入电压的交流电压分量，而直流部分即为该输入电压的直流电压分量。例如，在实际使用中，该llc电路的输入源可以是一个可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)。
[0047]
进一步的，请参见图2，图2是本技术实施例提供的一种llc电路又一结构示意图。如图2所示，上述谐振模块10具体可包括输入源101、开关网络103、谐振腔104、变压器105、副边整流桥106以及负载107。其中，输入源101的两端并分别与开关网络103连接，该开关网
络103还与谐振腔104相连接，该谐振腔104还与变压器105相连接，该变压器105还与副边整流桥106相连接，该副边整流桥106还与负载107相连接。
[0048]
在实际应用中，输入源101可用于提供直流电压分量ui n0以及交流电压分量ui nac，开关网络103用于将直流电压分量ui n0和交流电压分量ui nac转换为高频交流方波，并将该高频交流方波传输给谐振腔104。谐振腔104根据该高频交流方波得到一个交流输出电压，并将该交流输出电压提供给变压器105。变压器105和副边整流桥106即可对该交流输出电压进行处理，从而将预设大小的直流电压(即前文所述的uo)提供给负载107的两端。
[0049]
这里需要说明的是，在本技术提出的方法中，不涉及变压器105的励磁电感的变化，因此在图2中，将变压器105的励磁电感隐藏至变压器105中。
[0050]
在一种可选的实现方式中，请继续参见图2，上述开关网络103具体可包含第一开关器件g1和第二开关器件g2。上述谐振腔104具体可包括电感l1和电容c1。上述变压器105具体可包括变压器b1，上述副边整流桥106具体可包括二极管d1、二极管d2、电容c2。
[0051]
其中，上述输入源101的第一端与所述第一开关器件g1的第一端相连接，第一开关器件g1的第二端分别与所述第二开关器件g2的第一端以及所述电感l1的第一端相连接。第二开关器件g2的第二端分别与所述输入源101的第二端以及变压器b1的原边的第一端相连接。所述电感l1的第二端与所述电容c1的第一端相连接，所述电容c1的第二端与所述变压器b1的原边的第二端相连接。该变压器b1的副边包括串联的第一副边和第二副边。该第一副边的第一端与所述第二副边的第一端相连接，该第一副边的第二端与所述二极管d1的第一端相连接，该第二副边的第二端与所述二极管d2的第一端相连接。二极管d1的第二端以及二极管d2的第二端同时与所述与电容c2的第一端相连接，该电容c2的第一端还与负载107的正极相连接。上述第一副边的第一端以及第二副边的第一端还同时与电容c2的第二端相连接，该电容c2的第二端还与所述负载107的负极相连接。第一开关器件g1的第三端以及第二开关器件g2的第三端分别与控制模块20相连接。
[0052]
这里需要说明的是，上述开关网络103具体包含了第一开关器件g1和第二开关器件g2，并且这两个开关器件桥接，因此，这样的开关网络103又可称为半桥式开关网络。
[0053]
在又一种可选的实现中，请参见图3，图3是本技术实施例提供的一种llc电路又一结构示意图。如图3所示，上述开关网络103具体可包含第一开关器件g1、第二开关器件g2、第三开关器件g3以及第四开关器件g4。需要说明的是，图3所示的电路结构与图2所示的电路结构主要是开关网络103的具体结构不同，其他单元的结构和连接关系都是一样的，因此后文将直接引用图2所示的其他单元的结构和连接关系，此处便不再重复描述。
[0054]
具体实现中，第一开关器件g1的第一端与所述第二开关器件g2的第一端相连接，并同时连接到电感l1的第一端。第三开关器件g3的第一端与第四开关器件g4的第一端相连接，并同时连接到的变压器b1的原边的第二端。第一开关器件g1的第二端以及第三开关器件g3的第二端同时与所述输入源10的第一端相连接。第二开关器件g2的第二端以及第四开关器件g4的第二端同时与输入源101的第二端相连接。第一开关器件g1的第三端、第二开关器件g2的第三端、第三开关器件g3的第三端以及第四开关器件g4的第三端分别与控制模块20相连接。
[0055]
这里需要说明的是，上述开关网络103具体包含了第一开关器件g1、第二开关器件g2、第三开关器件g3以及第四开关器件g4，并且这四个开关器件桥接，因此，这样的开关网
络103又可称为全桥式开关网络。
[0056]
在又一种可选的实现方式中，该llc电路中的变压器105以及副边整流桥106也可采用其他的结构。例如，请参见图4，图4是本技术实施例提供的一种变压器和副边整流桥的结构示意图。如图4所示，该变压器105具体可包括变压器b2，并且该变压器b2的原边和副边都只有一个。该副边整流桥106具体可包括二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、电容c3。
[0057]
其中，变压器b2的副边的第一端同时与二极管d3的第一端以及二极管d4的第一端相连接，变压器b2的副边的第二端同时与二极管d5的第一端以及二极管d6的第一端相连接。二极管d3的第二端与二极管d5的第二端相连接，并同时连接到电容c3的第一端，该电容c3的第一端还与负载107的正极相连接。二极管d4的第二端以及二极管d6的第二端相连接，并同时连接到电容c3的第二端，该电容c3的第二端还与负载107的负极相连接。
[0058]
这里需要说明的是，上述图4也仅是针对变压器105以及副边整流桥106的具体结构的一种示例。在实际实现中，变压器105以及副边整流桥106还可采用除上述图2以及图4所示以外的其他结构，本技术对此不作具体限制。
[0059]
进一步的，请继续参见图2。如图2所示，控制模块20具体可包括相互连接的控制器201以及驱动器202。在实际实现中，控制器201可用于获取到上述谐振模块10的输入电压uin的直流电压分量uin0和交流电压分量uinac，以及该谐振模块10的输出电压uo以及预设的参考电压uref。这里应理解，该参考电压uref即为谐振模块10的理想的输出直流电压的大小。或者说，该参考电压uref指的是谐振模块10的输出直流电压所要趋近的电压。控制器201还可用于根据直流电压分量uin0、交流电压分量uinac、输出电压uo以及预设的参考电压uref确定出目标频率fs并发送给驱动器202。驱动器202即可根据该目标频率fs生成目标驱动信号，并进一步通过将该目标驱动信号控制开关网络103中的至少两个开关器件的导通或者关断。
[0060]
可选的，请继续参见图2，上述控制器201具体可包括频率生成器p1、环路控制器p2、第一耦合器h1、第二耦合器h2。上述驱动器202具体可包括脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)信号发生器p3、反相器p4。
[0061]
其中，环路控制器p2分别与上述第一耦合器h1以及第二耦合器h2相连接，第二耦合器h2还分别与频率生成器p1以及pwm信号发生器p3相连接。pwm信号发生器103还与反相器p4的相连接。pwm信号发生器以及反相器p4的还分别与开关网络103的各个开关器件的第三端(也可以理解成各开关器件的控制端)相连接。
[0062]
在开关网络103采用图2所示的半桥结构的情况下，上述pwm信号发生器p3的输出端可以与第一开关器件g1的第三端相连接，上述反相器p4的输出端可以与第二开关器件g2的第三端相连接。或者，上述pwm信号发生器p3的输出端可以与第二开关器件g2的第三端相连接，上述反相器p4的输出端可以与第一开关器件g1的第三端相连接。这里需要说明的是，在开关网络103采用图2所示的半桥结构的情况下，上述两种不同的接法对于本技术提供的llc电路的控制方法而言没有区别，本技术对此也不作限定。
[0063]
在开关网络103采用图3所示的全桥结构的情况下，上述pwm信号发生器p3的输出端可以与第一开关器件g1的第三端以及第四开关器件g4的第三端相连接，上述反相器p4的输出端可以与第二开关器件g2的第三端以及第三开关器件g3的第三端相连接。又或者，上
述pwm信号发生器p3的输出端可以与第二开关器件g2的第三端以及第3开关器件g3的第三端相连接，上述反相器p4的输出端可以与第一开关器件g1的第三端以及第四开关器件g4的第三端相连接。这里需要说明的是，在开关网络103采用图3所示的全桥结构的情况下，上述两种不同的接法对于本技术提供的llc电路的控制方法而言也没有区别，因此本技术对此也不作限定。
[0064]
在实际实现中，上述频率生成器p1可用于根据直流电压分量uin0、交流电压分量uinac和输出电压uo确定出第一频率(这里假设为f1)，并将第一频率f1传输给第二耦合器h2。上述第一耦合器h1用于计算得到参考电压uref与谐振电路10当前的输出电压uo的差值(这里假设为e1)，并将这个差值e1传输给环路控制器p2。环路控制器p2可基于其内部预置的环路控制算法对上述差值e1进行处理以得到第二频率(这里假设为f2)，并将该第二频率f2传输给第二耦合器h2。而该第二耦合器h2即可根据上述第一频率f1和第二频率f2确定得到目标频率fs，并将该目标频率fs传输给pwm信号发生器p3。
[0065]
进一步的，pwm信号发生器p3可用于根据所述目标频率fs生成所述第一驱动信号，将所述第一驱动信号发送给开关网络103中与之相连的开关器件，以控制这些开关器件的导通或者关断。同时，pwm信号发生器p3还可将该第一驱动信号传输给反相器p4，该反相器p4用于根据该第一驱动信号生成第二驱动信号，并将该第二驱动信号发送给开关网络103中与之相连的开关器件，以控制这些开关器件的导通或者关断。这里，上述第一驱动信号和第二驱动信号的均为pwm信号，并且二者的相位差为180度。或者说，上述第一驱动信号和第二驱动信号为互补的pwm信号。
[0066]
这里需要说明的是，在实际实现中，上述环路控制器p2以及频率生成器p1可以为同一个器件，本技术对此不作具体限制。
[0067]
还需要说明的是，本技术提供的开关器件具体可以是绝缘栅器件，例如绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)或者金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)等。这些开关器件还可以是宽带隙半导体器件，如碳化硅、氮化镓等，本技术对此不作具体限制。本技术提供的llc电路中的环路控制器p2等控制器件可以由分立元件组成或者逻辑器件，例如复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,cpld)、现场可编程门阵列(filed-programmable gate array，fpga)、单片机、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)等，本技术对此不作具体限制。
[0068]
这里还应理解，前文针对本技术提供的控制方法所适用的llc电路的结构进行了具体的表述，并且针对llc电路中的各功能模块或者单元的结构也进行了具体的说明。针对其中各种不同的实现方式中，其进一步可形成各种不同的组合方案。如图4所示的实现方式即可与图2或者图3所示的实现方式进行组合。由于这种可预见的组合方案有很多，本技术对此便不再一一例举，但这些组合方案均应视为本技术的保护范围之内。
[0069]
前文针对本技术提供的llc电路的结构和功能进行了详细的描述，下面将结合前文描述的llc电路对本技术提供的一种llc电路的控制方法的具体实现过程进行详细的阐述。这里需要说明的是，为了避免重复，后文将直接引用前文针对llc电路的具体描述。
[0070]
请参见图5，图5是本技术实施例提供的一种llc电路的控制方法的流程示意图。该llc电路的控制方法具体可由前文描述的控制模块20来执行。如图5所示，该方法包括：
[0071]
s501，控制模块获取谐振模块的输入电压所包含的直流电压分量以及交流电压分量。
[0072]
在一些可行的实现方式中，在确定需要生成新的驱动信号的情况下，控制模块20可以获取当前时刻(这里假设为时刻t1)谐振模块10的输入电压uin。然后，控制模块20可进一步根据该输入电压uin获取到其包含的直流电压分量uinac以及交流电压分量uni0。
[0073]
具体的，结合图2所示的控制器201的结构，在控制模块20确定需要生成新的驱动信号的情况下，控制模块10可先通过控制器201来获取到上述谐振模块10的输入电压uin。例如，控制器201可通过其连接的电压检测电路来对输入源101两端的电压进行检测以得到输入电压uin。然后，控制器201可将该输入电压uin所对应的电信号提供给预设的低通滤波器，以通过该低通滤波器进行滤波。然后，该控制器201可获取到该低通滤波器输出的电信号，并将该低通滤波器输出的电信号的值确定为所述输入电压uin对应的直流电压分量uinac。进一步的，控制器201还可将输入电压uin与直流电压分量uinac的差值确定为输入电压uin对应的交流电压分量uin0。
[0074]
s502，控制模块根据该直流电压分量、交流电压分量以及谐振模块的输出电压确定出目标频率。
[0075]
在一些可行的实现方式中，在获取到上述直流电压分量uinac以及交流分量uin0之后，控制模块20还可获取到该谐振模块10的输出电压uo。然后，控制模块20可根据该直流电压分量uinac、交流分量uin0以及输出电压uo确定出目标频率fs。这里，该目标频率fs即可用于控制模块20来生成新的驱动信号(即目标驱动信号)。
[0076]
具体的，在获取到上述直流电压分量uinac以及交流分量uin0之后，控制模块20也可控制器201连接的电压检测电路来检测到负载107的端电压，以获取到上述输出电压uo。然后，控制模块10可通过控制器201所包含的频率生成器p1来根据上述直流电压分量uin0、交流电压分量uinac以及输出电压uo计算得到第一频率f1。
[0077]
在一种可选的实现中，在llc电路工作在其谐振点附近的情况下，频率生成器p1具体可根据下述公式(1)以及上述直流电压分量uin0、交流电压分量uinac以及输出电压uo来计算得到第一频率f1。这里，公式(1)如下所示：
[0078][0079]
其中，λ为变压器励磁电感与谐振电感的比值，n为谐振模块10中变压器105的变压器匝数比、fr为谐振模块10对应的谐振频率。频率生成器p1将上述各参量的值代入到上述公式(1)中，即可计算得到上述第一频率f1。
[0080]
在另一种可选的实现中，在llc电路工作在离其谐振点较远处的情况下，频率生成器p1具体可根据下述公式(2)、上述直流电压分量uin0、交流电压分量uinac、输出电压uo以及llc电路的其他参量来计算得到第一频率f1。这里，公式(2)如下所示：
[0081][0082]
其中，q为所述llc电路的品质因数，f
ndc
为所述控制模块20包括的环路控制器p2在
上述时刻t1或者该时刻t1之前的时刻t2上基于预设的控制算法所生成的第三频率(这里假设为f3)的直流分量。这里，环路控制器p2会基于预设的控制算法对其从第一耦合器h1处接收到的电压差进行处理以得到一个频率(为方便区别，下文将以第四频率fn代替描述)。而上述第三频率f3即为第四频率fn在时刻t1或者时刻t2上的特定取值。这里需要理解到的是，由环路控制器p3的工作原理可知，其主要是通过预置的控制算法对其从第一耦合器h1处获取到的电压uo与参考电压uref的差值或者该差值的绝对值来进行处理以得到上述第四频率fn，并将这个第四频率fn提供给第二耦合器h2。而上述电压uo可能就是一个直流电压上述叠加有交流分量的情况，所以环路控制器p3基于电压uo与参考电压uref的差值或者该差值所生成的第四频率fn中也存在直流分量和交流分量。而通过滤波器等器件将这个第四频率fn中的交流分量滤除掉，就可以得到该第四频率fn所对应的直流分量。因此，前文所述的f
ndc
即可由第三频率f3滤除掉其包含的交流分量后得到。n为所述谐振模块中的变压器的匝数比，fr为所述谐振模块的谐振频率，uin0为所述直流电压分量，uinac为所述交流电压分量，uo为所述输出电压。
[0083]
需要解释说明的是，实际实现中，上述公式(1)以及公式(2)具体可由该llc电路对应的直流增益公式推导得到。现假设该llc电路的直流增益为m(fn)，则该直流增益对应的直流增益公式为下述公式(3)：
[0084][0085]
其中，λ为变压器105的励磁电感与谐振电感的比值，对应于图2所示的llc电路，λ即为变压器b1的励磁电感(这里假设值为lm)与电感l1(这里假设l1的电感值为lr)的大小的比值，也即
[0086]fn
即为归一化频率，其是一个变量，并且fn满足下述公式(4)：
[0087][0088]
其中，fs即为开关网络103中各开关器件对应的开关频率，也即上述第二耦合器h2最终输出给pwm信号发生器p3的频率值。fr为llc电路的谐振频率，其是一个固定值，并且满足下述公式(5)：
[0089][0090]
其中，cr为谐振腔104对应的谐振电容，对应到图2所示的结构，即为电容c1的电容值。
[0091]
q为llc电路的品质因数，并且其满足下述公式(6)：
[0092][0093]
其中，r
eq
即为llc电路的等效负载，并且该等效负载满足下述公(7)：
[0094][0095]
其中，r
ld
即为llc电路中的整流桥的实际负载，对应到图2所示的结构，该r
ld
即为副边整流桥106的实际负载。
[0096]
根据上述公式(3)可推导得到直流增益m(fn)的满足下述公式(8)：
[0097][0098][0099]
在llc电路工作在其谐振点附近的情况下，fn的初始值(这里假设为f
n0
)即可取值为1，再结合归一化频率fn的泰勒级数及其一阶分量可得到直流增益m(fn)的一阶分量即为其中，f1即为需要求得的第一频率，其也即为归一化频率fn的一阶交流分量。
[0100]
同理，对进行泰勒展开，可推理得到其对应的一阶分量为进行泰勒展开，可推理得到其对应的一阶分量为由于公式(3)的等式两边的一阶分量也相等，所以可得到下述等式(9)：
[0101][0102]
然后，结合公式(9)即可推导得到上述可用于计算第一频率f1的公式(1)。
[0103]
而在llc电路工作在其谐振点较远处的情况下，结合上述公式(8)可知，直流增益m(fn)的一阶分量即为)的一阶分量即为而对应的一阶分量为结合这两个式子即可推理得到上述用于计算第一频率f1的公式(2)。
[0104]
这里还需要说明的是，在llc电路中各参数(如前文所述的励磁电感与谐振电感的比值λ、励磁电感值lm等参数)设定之后，llc电路的直流增益m(fn)也随之确定，并且不会发生变化。因此，只要llc电路的结构不发生变化，上述公式(1)和公式(2)的计算结果也一直是准确的，这样也就能够保证基于控制模块20后续计算得到的目标频率也是准确适用的。
[0105]
进一步的，在控制模块20通过频率生成器p1计算得到第一频率f1之后，其即可通过频率生成器p1将上述第一频率f1传输给上述第二耦合器h2。
[0106]
此外，控制模块20还可根据上述输出电压uo和参考电压uref确定得到另一个频率(为方便区别，下文将以第二频率f2代替描述)。
[0107]
具体的，控制模块20可通过第一耦合器h1来获取到上述输出电压uo以及该llc电路的预设的参考电压uref。然后，控制模块20可通过该第一耦合器h1计算得到输出电压uo
与参考电压uref的差值或者该差值的绝对值，并将输出电压uo与参考电压uref的差值，或者，输出电压uo与参考电压uref的差值的绝对值传输给环路控制器p2。然后，控制模块20可控制环路控制器p2，以使得环路控制器p2能够结合其内部预置的环路控制算法对输出电压uo与参考电压uref的差值，或者，输出电压uo与参考电压uref的差值的绝对值进行处理，以得到上述第二频率f2。然后，控制模块20可控制环路控制器p2将上述第二频率f2传输给上述第二耦合器h2。
[0108]
进一步的，在获取到上述第一频率f1和第二频率f2之后，控制模块20还可根据上述第一频率f1和第二频率f2确定出上述目标频率fs。
[0109]
具体的，控制模块20可通过上述第二耦合器h2计算得到上述第一频率f1与第二频率f2的和，并将第一频率f1与第二频率f2的和确定为上述目标频率fs。然后，控制模块20可控制第二耦合器h2将上述目标频率fs传输给其包含的pwm信号发生器p3。
[0110]
s503，控制模块根据目标频率生成目标驱动信号。
[0111]
在一些可行的实现方式中，控制模块20在获取到上述目标频率fs之后，即可控制其包含的驱动器202来根据该目标频率fs进一步生成相应的驱动信号(为方便区别，下文将以目标驱动信号代替描述)。
[0112]
具体实现中，控制模块20在获取到上述目标频率fs之后，可将该目标频率fs提供给驱动器202所包含的pwm信号发生器p3。pwm信号发生器p3在获取到上述目标频率fs之后，即可频率为该目标频率fs的pwm信号，并将该pwm信号确定为谐振模块10所需的驱动信号。这里，为了方便区别，后文将以第一驱动信号代替描述。
[0113]
进一步的，在通过pwm信号发生器p3生成上述第一驱动信号之后，控制模块20还可控制该pwm信号发生器p3将该第一驱动信号传输给其包含的反相器p4处。然后，控制模块20可通过反相器p4对上述第一驱动信号进行反相处理，继而得到一个新的驱动信号(为了方便区别，下文将以第二驱动信号代替描述)。其中，上述第一驱动信号和第二驱动信号为互补的pwm信号，或者说，上述第一驱动信号和第二驱动信号的相位差为180度。
[0114]
至此，控制模块20即得到了包含有上述第一驱动信号和第二驱动信号的目标驱动信号。
[0115]
s504，控制模块通过目标驱动信号导通或者关断谐振模块包含的至少两个开关器件。
[0116]
在一些可行的实现方式中，控制模块20在生成包含有第一驱动信号和第二驱动信号的目标驱动信号之后，即可将该目标驱动信号发送给谐振模块10所包含的至少两个开关器件，以控制这至少两个开关器件的导通或者关断。
[0117]
在一种可选的具体实现中，在谐振模块10采用图2所示的结构的情况下(即开关网络103包含第一开关器件g1和第二开关器件g2的情况下)，当上述pwm信号发生器p3的输出端与第一开关器件g1的第三端相连接，上述反相器p4的输出端与第二开关器件g2的第三端相连接时，上述控制模块20可通过pwm信号发生器p3的输出端将上述第一驱动信号传输给第一开关器件g1，并通过反相器p4的输出端将上述第二驱动信号传输给第二开关器件g2，从而使得第一开关器件g1和第二开关g2交替导通。也即，第一开关器件g1导通的同时第二开关器件g2关断，而第二开关器件g2导通的同时第一开关器件g1又被关断，并且循环重复上述动作。这样就可以使得开关网络103处于正常的工作状态，从而可以使谐振模块10发生
谐振，使之在合适的频率区间工作，以实现llc电路的输出电压恒定的目的。
[0118]
又或者，当上述pwm信号发生器p3的输出端与第二开关器件g2的第三端相连接，上述反相器p4的输出端与第一开关器件g2的第三端相连接时，上述控制模块20可通过pwm信号发生器p3的输出端将上述第一驱动信号传输给第二开关器件g2，并通过反相器p4的输出端将上述第二驱动信号传输给第一开关器件g1，这样同样可以使得第一开关器件g1和第二开关g2交替导通，从而实现llc电路的输出电压恒定的目的。
[0119]
在另一种可选的具体实现中，在谐振模块10采用图3所示的结构的情况下(即开关网络103包含第一开关器件g1、第二开关器件g2、第三开关器件g3和第四开关器件g4的情况下)，当上述pwm信号发生器p3的输出端与第一开关器件g1的第三端以及第四开关器件g4的第三端相连接，上述反相器p4的输出端与第二开关器件g2的第三端以及第三开关器件g3的第三端相连接时，控制模块20可以通过pwm信号发生器p3的输出端将上述第一驱动信号传输给第一开关器件g1以及第四开关器件g4，并通过反相器p4的输出端将上述第二驱动信号传输给第二开关器件g2和第三开关器件g3，从而使得第一开关器件g1和第二开关器件g4同步导通或者关断，第二开关器件g2和第三开关器件g3也同步导通或者关断，并且第一开关器件g1和第三开关器件g3交替导通。也可以理解为，第一开关器件g1和第四开关器件g4导通的同时第二开关器件g2和第三开关器件g3关断，而第二开关器件g2和第三开关器件g3导通的同时第一开关器件g1和第四开关g4又被关断，并且循环重复上述动作。这样就可以使得开关网络103处于正常的工作状态，以实现llc电路的输出电压恒定的目的。
[0120]
又或者，当上述pwm信号发生器p3的输出端与第二开关器件g2的第三端以及第三开关器件g3的第三端相连接，上述反相器p4的输出端与第一开关器件g1的第三端以及第四开关器件g4的第三端相连接时，控制模块20可以通过pwm信号发生器p3的输出端将上述第一驱动信号传输给第二开关器件g2以及第三开关器件g3，并通过反相器p4的输出端将上述第二驱动信号传输给第一开关器件g1和第四开关器件g4，从而使得第一开关器件g1和第二开关器件g4同步导通或者关断，第二开关器件g2和第三开关器件g3同步导通或者关断，并且循环重复上述动作。这样也可以使得开关网络103处于正常的工作状态，以实现llc电路的输出电压恒定的目的。
[0121]
这里需要理解到的是，前文仅是对本技术提供的llc电路的控制方法的某一次完整的执行过程进行了描述，在实际实现中，llc电路中的控制模块20可以重复多次执行上述控制方法。也即，在控制模块20获取到上述目标驱动信号，并根据上述目标驱动信号对谐振模块10中的至少两个开关器件进行控制之后，当预设的触发条件再次被触发时，控制模块10可以再次获取到llc电路新的直流电压分量、新的交流电压分量以及新的输出电压，并重复执行上述过程以生成新的驱动信号，并通过这新的驱动信号再次对谐振模块10中的至少两个开关器件进行控制。
[0122]
在本技术实施例中，llc电路的控制模块20可以根据谐振模块10的输入电压所包括的直流电压分量、交流电压分量以及该谐振模块10的输出电压确定出一个目标频率，然后再根据这个目标频率来生成目标驱动信号，然后再通过这目标驱动信号来导通或者关断该谐振模块包括的至少两个开关器件。由于llc电路的品质因数q与其输出功率正相关，而减少llc电路的输出波纹就是在保证llc电路的输出功率不发生变化。所以本技术通过llc电路中的谐振模块10所对应的直流电压分量、交流电压分量以及输出电压来确定得到目标
频率，并生成相应的目标驱动信号，这样就可以克服因输入存在交流分量所导致llc电路的品质因数q的变化，从而使得llc电路的输出功率保持稳定，从而克服了llc电路输入存在交流分量所导致的输出波纹，提升了llc电路的性能。
[0123]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0124]
总之，以上所述仅为本技术技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种llc谐振电路的控制方法，其特征在于，所述llc谐振电路包括控制模块和谐振模块，所述谐振模块包括至少两个开关器件；所述方法包括：所述控制模块获取所述谐振模块的输入电压所包含的直流电压分量和交流电压分量；所述控制模块根据所述直流电压分量、所述交流电压分量以及所述谐振模块的输出电压确定出目标频率；所述控制模块根据所述目标频率生成目标驱动信号；所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述直流电压分量、所述交流电压分量以及所述谐振模块的输出电压确定出目标频率包括：所述控制模块根据所述交流电压分量、所述直流电压分量以及所述输出电压确定第一频率；所述控制模块根据所述输出电压确定第二频率；所述控制模块根据所述第一频率和所述第二频率确定目标频率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述交流电压分量、所述直流电压分量以及所述输出电压确定第一频率包括：所述控制模块通过以下公式确定第一频率：其中，f1为所述第一频率，λ为所述谐振模块的变压器的励磁电感与谐振电感的比值，n为所述谐振模块中的变压器的匝数比，fr为所述谐振模块的谐振频率，uin0为所述直流电压分量，uinac为所述交流电压分量，uo为所述输出电压。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述交流电压分量、所述直流电压分量以及所述输出电压确定第一频率包括：所述控制模块通过以下公式确定第一频率：其中，f1为所述第一频率，q为所述llc电路的品质因数，f
ndc
为所述控制模块中的环路控制器所生成并输出的第三频率的直流分量，n为所述谐振模块中的变压器的匝数比，fr为所述谐振模块的谐振频率，uin0为所述直流电压分量，uinac为所述交流电压分量，uo为所述输出电压。5.根据权利要求2-4任一项所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述第一频率和所述第二频率确定目标频率包括：所述控制模块根据所述第一频率与所述第二频率的和确定所述目标频率。6.根据权利要求2-5任一项所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述输出电压确定第二频率包括：
所述控制模块根据所述输出电压和所述llc电路预设的参考电压的差值确定所述第二频率。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述目标驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号的相位差为180度；所述控制模块根据所述目标频率生成目标驱动信号，包括：所述控制模块根据所述目标频率生成所述第一驱动信号；所述控制模块根据所述第一驱动信号生成所述第二驱动信号。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少两个开关器件包括第一开关器件和第二开关器件；所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件，包括：所述控制模块通过所述第一驱动信号导通所述第一开关器件，并通过所述第二驱动信号关断所述第二开关器件；或者，所述控制模块通过所述第一驱动信号关断所述第一开关器件，并通过所述第二驱动信号导通所述第二开关器件。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少两个开关器件包括第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件以及第四开关器件；所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件，包括：所述控制模块通过所述第一驱动信号导通所述第一开关器件和所述第四开关器件，并通过所述第二驱动信号关断所述第二开关器件和所述第三开关器件；或者，所述控制模块通过所述第一驱动信号关断所述第一开关器件和所述第四开关器件，并通过所述第二驱动信号导通所述第二开关器件和所述第三开关器件。10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述控制模块包括控制器和驱动器；所述控制模块根据所述直流电压分量、所述交流电压分量以及所述谐振模块的输出电压确定出目标频率，包括：所述控制模块通过所述控制器来根据所述直流电压分量、交流电压分量和所述谐振模块的输出电压确定出所述目标频率；所述控制模块根据所述目标频率生成目标驱动信号，包括：所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标频率生成所述目标驱动信号；所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件，包括：所述控制模块通过所述驱动器来根据所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。11.一种llc谐振电路，其特征在于，所述llc谐振电路包括控制模块和谐振模块；所述控制模块用于执行如权利要求1-10任一项所述的方法，以导通或者关断所述谐振模块包含的至少两个开关器件。12.根据权利要求11所述的llc谐振电路，其特征在于，所述谐振模块包括输入源、开关网络、谐振腔、变压器以及副边整流桥，所述开关网络包含所述至少两个开关器件；所述输入源与所述开关网络连接，所述开关网络与所述谐振腔连接，所述谐振腔与所述变压器连接，所述变压器与所述副边整流桥连接；
所述输入源用于提供所述直流电压分量和所述交流电压分量，所述开关网络用于将所述直流电压分量和所述交流电压分量转换为高频交流方波，所述谐振腔用于通过所述高频交流方波得到交流输出电压，所述变压器和所述副边整流桥用于通过所述交流输出电压得到所述输出电压。

技术总结
本申请实施例公开了一种LLC谐振电路的控制方法和LLC谐振电路。所述LLC谐振电路包括控制模块和谐振模块，所述谐振模块包括至少两个开关器件。该方法包括：控制模块获取该谐振模块的输入电压包括的直流电压分量和交流电压分量。该控制模块根据上述直流电压分量、交流电压分量以及谐振模块的输出电压确定出目标频率。所述控制模块根据所述目标频率生成目标驱动信号。所述控制模块通过所述目标驱动信号导通或者关断所述至少两个开关器件。采用本申请实施例，可以减少或消除LLC谐振电路因输入存在交流分量导致输出存在的交流分量的问题，可减小LLC谐振电路的输出纹波，提升LLC谐振电路的性能。路的性能。路的性能。


技术研发人员：邓家勇 刘鹏飞 石炼之 吴壬华
受保护的技术使用者：深圳欣锐科技股份有限公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/3/8