控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器技术

公开了一种控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器。本发明专利技术在轻载时根据电压补偿信号交替采用脉宽调制模式(也即恒定开关频率模式)和恒定导通时间模式控制功率级电路，使得输出能量可以快速平缓降低，而不必使控制电路停止工作，在提高反激式变换器轻载效率的同时降低了输出电压纹波。

【技术实现步骤摘要】
控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器
本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及一种控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器。
技术介绍
当负载较轻时反激式变换器的转换效率会很低。因此，为了提高效率，在反激式变换器的设计中，一般会对轻载时的控制方式做特殊处理。现有技术中，一般在负载较轻时，采用恒定导通时间的控制方式。这种控制方式中，相对开关周期而且较长的时间段内，开关控制信号在每个开关周期的导通时间保持恒定，且可由用户选择。而开关频率则会变化(关断时间改变)，以提供所需的输出功率。而在轻载条件下，峰值电流减小，开关频率下降，与开关频率相关的损耗，如功率MOSFET输出电容和门电荷损耗以及泄漏感抗损耗也会减少。通常还会对导通时间设定一个最低值(也即最低导通时间)，以进一步控制输出的能量来提高效率。但是，在一些轻载条件下，按照恒定导通时间模式工作时传递的能量还是比输出的能量大，此时输出电压会上升。此时，通常会在检测到输出过压(电压反馈信号VFB高于VOVP)时控制反激式变换器停止工作一段时间后继续工作，以此来减少功率级电路传递的能量，从而实现轻载恒压输出。但是，由于控制电路停止工作了一段时间(这会使得开关控制信号Q保持无效状态一端时间)，直到电压下降到预定值以下(如图1所示)。在这段时间内，输出能量由功率级电路的输出电容(通常为电解电容)提供，输出电容上有较大的电压纹波，导致输出电压也有较大的纹波。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种控制电路、控制方法和应用其的反激式变换器，以降低轻载时反激式变换器输出的纹波。第一方面，提供一种控制电路，用于在轻载时控制反激式变换器的功率级电路，所述控制电路包括：补偿电路，用于生成电压补偿信号，所述电压补偿信号用于表征所述功率级电路的输出电压与基准电压的差值；控制信号生成电路，用于在所述电压补偿信号位于第一范围时以脉宽调制模式生成开关控制信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式生成开关控制信号；其中，所述第一范围的最低值等于所述第二范围的最高值；所述开关控制信号用于控制所述功率级电路的功率开关。优选地，所述控制信号生成电路包括：置零信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围时根据所述电压补偿信号生成置零信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式生成置零信号；限频信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围时生成具有预定无效区间的限频信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时生成无效区间随所述电压补偿信号变化的限频信号，所述限频信号在所述开关控制信号切换为有效时被设置为无效；置位信号生成电路，用于在所述限频信号为有效且副边电流过零时生成置位信号；逻辑电路，用于根据所述置位信号将所述开关控制信号设置为有效，根据所述置零信号将所述开关控制信号设置为无效。优选地，所述控制信号生成电路还用于在所述电压补偿信号位于第三范围时以脉宽调制模式生成开关控制信号，在所述电压补偿信号位于第四范围时以恒定导通时间模式生成开关控制信号；其中所述第三范围的最高值等于所述第二范围的最低值，所述第四范围的最高值等于所述第三范围的最低值。优选地，所述控制信号生成电路包括：置零信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围和第三范围时根据所述电压补偿信号生成置零信号，在所述电压补偿信号位于第二范围和第四范围时以恒定导通时间模式生成置零信号；限频信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围和第三范围时生成具有预定无效区间的限频信号，在所述电压补偿信号位于第二范围和第四范围时生成无效区间随所述电压补偿信号变化的限频信号，所述限频信号在所述开关控制信号切换为有效时被设置为无效；置位信号生成电路，用于在所述限频信号为有效且副边电流过零时生成置位信号；；逻辑电路，用于根据所述置位信号将所述开关控制信号设置为有效，根据所述置零信号将所述开关控制信号设置为无效。优选地，在所述电压补偿信号位于第二范围时生成的置零信号对应于第一导通时间，在所述电压补偿信号位于第四范围时生成的置零信号对应于第二导通时间，所述第一导通时间大于所述第二导通时间；在所述电压补偿信号位于第一范围时生成的限频信号具有第一时间长度的无效区间，在所述电压补偿信号位于第三范围时生成的限频信号具有第二时间长度的无效区间，所述第一时间长度小于所述第二时间长度。第二方面，提供一种反激式变换器，包括：功率级电路和如上所述的控制电路。第三方面，提供一种控制方法，用于在轻载时控制反激式变换器的功率级电路，所述控制方法包括：生成电压补偿信号，所述电压补偿信号用于表征所述功率级电路的输出电压与基准电压的差值；在所述电压补偿信号位于第一范围时以脉宽调制模式控制所述功率级电路的功率开关，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式控制所述功率开关；所述第一范围的最低值等于所述第二范围的最高值。优选地，所述控制方法还包括：在所述电压补偿信号位于第三范围时以脉宽调制模式控制所述功率开关，在所述电压补偿信号位于第四范围时以恒定导通时间模式控制所述功率开关；其中所述第三范围的最高值等于所述第二范围的最低值，所述第四范围的最高值等于所述第三范围的最低值。优选地，在所述电压补偿信号位于第二范围时生成的开关控制信号具有第一导通时间，在所述电压补偿信号位于第四范围时生成的开关控制信号具有第二导通时间，所述第一导通时间大于所述第二导通时间；在所述电压补偿信号位于第一范围时生成的限频信号具有第一时间长度的无效区间，在所属电压补偿信号位于第三范围时生成的限频信号具有第二时间长度的无效区间，所述第一时间长度小于所述第二时间长度；所述开关控制信号用于控制所述功率开关，所述限频信号用于控制所述开关控制信号的开关周期。本专利技术在轻载时根据电压补偿信号交替采用脉宽调制模式(也即恒定开关频率模式)和恒定导通时间模式控制功率级电路，使得输出能量可以快速平缓降低，而不必使控制电路停止工作，在提高反激式变换器轻载效率的同时降低了输出电压纹波。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是现有技术的反激式变换器的工作波形图；图2是本专利技术实施例的反激式变换器的电路示意图；图3是本专利技术实施例的反激式变换器的输出功率的变化趋势图；图4是本专利技术实施例的控制信号生成电路的电路示意图；图5是本专利技术实施例的条件检测电路的电路示意图；图6是本专利技术实施例在一个特定情形下的工作波形图；图7是本专利技术实施例在另一个特定情形下的工作波形图；图8是本专利技术另一个实施例的控制信号生成电路的电路示意图；图9是本专利技术实施例的置零信号以及限频信号随电压补偿信号变化的曲线图；图10是本专利技术实施例的控制方法的流程图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制电路，用于在轻载时控制反激式变换器的功率级电路，所述控制电路包括：补偿电路，用于生成电压补偿信号，所述电压补偿信号用于表征所述功率级电路的输出电压与基准电压的差值；控制信号生成电路，用于在所述电压补偿信号位于第一范围时以脉宽调制模式生成开关控制信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式生成开关控制信号；其中，所述第一范围的最低值等于所述第二范围的最高值；所述开关控制信号用于控制所述功率级电路的功率开关。

【技术特征摘要】
1.一种控制电路，用于在轻载时控制反激式变换器的功率级电路，所述控制电路包括：补偿电路，用于生成电压补偿信号，所述电压补偿信号用于表征所述功率级电路的输出电压与基准电压的差值；控制信号生成电路，用于在所述电压补偿信号位于第一范围时以脉宽调制模式生成开关控制信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式生成开关控制信号；其中，所述第一范围的最低值等于所述第二范围的最高值；所述开关控制信号用于控制所述功率级电路的功率开关。2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路包括：置零信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围时根据所述电压补偿信号生成置零信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时以恒定导通时间模式生成置零信号；限频信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围时生成具有预定无效区间的限频信号，在所述电压补偿信号位于第二范围时生成无效区间随所述电压补偿信号变化的限频信号，所述限频信号在所述开关控制信号切换为有效时被设置为无效；置位信号生成电路，用于在所述限频信号为有效且副边电流过零时生成置位信号；逻辑电路，用于根据所述置位信号将所述开关控制信号设置为有效，根据所述置零信号将所述开关控制信号设置为无效。3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路还用于在所述电压补偿信号位于第三范围时以脉宽调制模式生成开关控制信号，在所述电压补偿信号位于第四范围时以恒定导通时间模式生成开关控制信号；其中所述第三范围的最高值等于所述第二范围的最低值，所述第四范围的最高值等于所述第三范围的最低值。4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路包括：置零信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围和第三范围时根据所述电压补偿信号生成置零信号，在所述电压补偿信号位于第二范围和第四范围时以恒定导通时间模式生成置零信号；限频信号生成电路，在所述电压补偿信号位于第一范围和第三范围时生成具有预定无效区间的限频信号，在所述电压补偿信号位于第二范围和第四范围时生成无效区间随所述电压补偿信号变化的限频信号，所述限频信号在所述开关控制信号切换为有效时被设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠强，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33