前言：諧振變換器（LLC）目前階段還是以反饋量去直接控制開關(guān)頻率來實現(xiàn)對輸出功率的控制方法，該方法目前存在：1、環(huán)路響應(yīng)速度慢，2、控制到輸出的傳遞函數(shù)中存在雙極點，使得不容易穩(wěn)定，3、過流保護和過功率保護不準。下圖是典型的半橋LLC變換器的拓撲圖：

? 下圖是典型的直接控制頻率方法的從控制到輸出的傳遞函數(shù)Bode圖，可見在不同的輸出功率下傳遞函數(shù)中的雙極點位置不固定，使得需要在三種不同的區(qū)域中考慮閉環(huán)穩(wěn)定性設(shè)計，提升了設(shè)計的復(fù)雜程度。參考文獻：1、 在題為“Charge current control for LLC resonant converter”作者：Hangseok Choi, Fairchild Semiconductor 3030, San Jose, CA, USA，提出了適用采樣諧振電流積分的方式來實現(xiàn)電流模式LLC的控制，他的思路是采樣諧振電流的積分，將正弦電流改為電荷積分器變?yōu)榇黼娏鞔笮〉娜遣ù笮?，通過反饋控制三角波的峰值，即可控制諧振電流的大小，從而實現(xiàn)功率控制?？梢娤聢D：

LLC工作波形：

2、 在題為“Time-shift Control of LLC Resonant Converters”作者：Claudio Adragna, STMicroelectronics, Italy, claudio.adragna@st.com，提出了通過檢測諧振電流過零點的方式來實現(xiàn)電流模式LLC的控制方法，實現(xiàn)了對LLC變換器的降階控制，提升了系統(tǒng)的動態(tài)性能。3、在題為“Bang-Bang Charge Control for LLC Resonant Converters”作者：Zhiyuan Hu, Laili Wang,?Yan-Fei Liu, and P. C. Sen Department of Electrical and Computer Engineering Queen’s University Kingston, Canada，提出了監(jiān)測諧振電流上的正負電壓來實現(xiàn)對傳輸功率的控制方法。? 在前人的肩膀上本人提出一種電流模式LLC的控制方法，以簡單的方式實現(xiàn)了電流模式LLC的控制，并提升了變換器的動態(tài)響應(yīng)速度，并易于實現(xiàn)。? 在諧振變換器工作時，從電源經(jīng)開關(guān)管流入到LC諧振腔的電流，可以表現(xiàn)為諧振電容的電壓變化，具體來說就是電感的磁場能轉(zhuǎn)移到電容器的電場能，而LLC變換器依托諧振的原理實現(xiàn)了高效率的電源轉(zhuǎn)化效率。下圖是半橋和全橋LLC，都只需采樣諧振電容的電壓即可實現(xiàn)電流模式的控制：

? 在諧振變換器中，當諧振電流過零點時意味著諧振電流全部流入到諧振電容，此時正對應(yīng)著諧振電容的電壓達到峰值?？梢娤聢DCH2中綠色為諧振電流、紅色為諧振電流從負向到正向的零穿越點。CH3是諧振電容的電壓，當諧振電流的負向穿越到正向時，正好對應(yīng)著諧振電容的負向電壓峰值。? 所以提出采樣諧振電容的電壓，因為諧振電流超前電容相位90°，可以使用一個電容串聯(lián)以微分的方法來把諧振電流信號從諧振電容的電壓上提取到。而諧振電容的電壓可以直接使用兩個電容串聯(lián)分壓的方法得到，可見下圖，其中Vcr是諧振電容電壓的采樣，iLr是諧振電流的采樣。? 然后監(jiān)測代表諧振電流的信號的過零穿越點iLr_ZCD，并在此時間點是觸發(fā)采樣/保持（sample/hold）對諧振電容的電壓采樣。依前文所提的原理，當諧振電流過零點時，對應(yīng)著諧振電容的電壓峰值。當諧振變換器在感性區(qū)域工作時，當開關(guān)HG導(dǎo)通時，電流不會立刻從電源流入到諧振腔，而是要等待諧振電流方向換向，發(fā)生極性轉(zhuǎn)換后才開始從電壓源流入到諧振腔。因此諧振電流方向換向的時刻正是諧振電流的過零穿越點iLr_ZCD由低變高時間點，所以HG開關(guān)導(dǎo)通后真正流入進諧振腔的電流或是流入到諧振電容的電荷的積分，都被表現(xiàn)在諧振電容從負向峰值開始上升到的正向的某個電壓之間的差值ΔVcr。通過控制諧振電容的負向峰值點電壓到反饋環(huán)所設(shè)定的諧振電容電壓的增量ΔVcr電壓來控制流入諧振腔的電流大小，也等同于控制了在HG開通時流入諧振腔的功率。從原邊母線電壓和流入諧振腔的電流即可計算出在開通HG導(dǎo)通時傳輸?shù)墓β剩篜out = Vin * Iin = dVcr * Cr * Fsw * Vin。?因此，通過控制住諧振電容的電壓在諧振電流過零點時到HG開關(guān)關(guān)閉點的電壓增量ΔVcr，就可以實現(xiàn)對LLC變換器的功率控制，實現(xiàn)電流模式的控制方法?？梢娤聢D是電流模式LLC的控制流程：iLr是諧振電流采樣信號，vCr是諧振電容的電壓采樣信號，Vloop是電壓外環(huán)的輸出值。監(jiān)測到諧振電流iLr大于0時刻觸發(fā)對諧振電容Vcr的采樣/保持，并把S/H的輸出加上電壓外環(huán)vloop的設(shè)定值后與諧振電容的電壓采樣值vCr進行比較，當諧振電容的電壓高于諧振設(shè)置值時觸發(fā)關(guān)閉HG的信號，并在插入死區(qū)時間后，開啟LG信號，并把HG開通時間長度復(fù)制給低端開通，實現(xiàn)HG/LG的導(dǎo)通時間一致，解決LLC變換器的電流不平衡問題，通俗的說就是單邊控制。? 控制策略原理可見下圖所示：在LG的關(guān)閉后，取其下降沿信號，去重新置位SR觸發(fā)器，重新開啟新一個周期的HG信號，并再等待諧振電流的過零信號iLr_ZCD發(fā)生，然后采樣保持（S/H）諧振電容電壓，再加上Vloop后等待電容電壓升高到諧振電容設(shè)定點，再關(guān)閉HG，重復(fù)這種工作，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作。使用控制策略的運行波形，系統(tǒng)開關(guān)頻率高于諧振頻率：系統(tǒng)開關(guān)頻率低于諧振頻率：交流信號分析：從電容電壓增量設(shè)定值ΔVcr到輸出電壓的傳遞函數(shù)掃描，可見即使是在低于諧振頻率的區(qū)域工作，在傳遞函數(shù)的bode圖的增益和相位上沒有看到二階雙極點引起的極點和相位移等問題存在，是一個典型的一階系統(tǒng)的波形。因此可以認為，通過控制在諧振電流過零點處諧振電容的電壓增大到反饋環(huán)設(shè)定的諧振電容之間的差值ΔVcr，實現(xiàn)了對LLC變換器的電流模式控制，大幅度地提升了閉環(huán)穩(wěn)定性和可靠性。因為直接控制了電流流入到諧振腔的增量，也就從控制上直接控制了輸出功率，因此在過流和短路等問題上比直接控制頻率的控制方法更有優(yōu)勢，可靠性更好。小結(jié)：通過控制在諧振電流過零點處諧振電容的電壓到反饋設(shè)定的諧振電容之間的ΔVcr，實現(xiàn)了對LLC變換器的電流模式控制，大幅度的提升了閉環(huán)穩(wěn)定性和可靠性，提升了系統(tǒng)的動態(tài)性能，也因為低頻處DC增益高，比直接控制頻率的LLC變換器的工頻紋波抑制效果更好，低頻紋波也會更好。也因為直接控制了諧振電流的增量，也從直接控制了輸出功率，因此在過流和短路等問題上比直接控制頻率的控制方法更有優(yōu)勢，可靠性更好。本人能力有限，如有錯誤懇請幫忙指正，感謝觀看，謝謝支持！