测量来自功率转换器初级侧的输出电流的设备及方法技术

本发明专利技术提供一种用于测量来自功率转换器的初级侧的输出电流的设备及其方法。峰值检测器经设计以对初级侧切换电流的转换电压的峰值进行取样。零电流检测器检测通过变压器的辅助绕组的次级侧切换电流的放电时间。振荡器产生用于切换该功率转换器的切换信号。积分器通过将初级侧切换峰值电流的转换电压与放电时间进行积分来产生积分信号。积分器的时间常数与切换信号的切换周期相关。因此，积分信号与功率转换器的输出电流成正比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种功率转换器，且更明确地说涉及一种对所述功率转换 器的监测和控制方法。
技术介绍
各种功率转换器已广泛用于提供经调节的电压和电流。为了安全起见，离线功率转换器必须在其初级侧与次级侧之间提供电隔离(galvanic isolation)。在控制电路配置在功率转换器的初级侧的情况下，将难以测量 输出电流。因此，需要提供一种在功率转换器的初级侧测量输出电流的设 备及其方法。因此，所测量的输出电流可用于进一步的输出电流控制和/或 功率转换器保护等。
技术实现思路
本专利技术的 一个方面，提供一种在功率转换器的初级侧测量输出电流的 设备。所述设备包含峰值检测器，其对初级侧切换峰值电流的转换电压换电流的放电时间；振荡器，其产生用于切换该功率转换器的切换信号； 以及积分器，其用于通过将初级侧切换峰值电流的转换电压与放电时间进 行积分来产生积分信号。为了获得功率转换器的输出电流，积分信号与输 出电流成正比例，因为积分器的时间常数与切换信号的切换周期相关。本专利技术的另 一 方面，提供一种用在功率转换器的初级侧测量输出电流 的方法。所述方法包含通过峰值检测器对初级侧切换峰值电流的转换电 压进行取样；通过零电流检测装置检测经过变压器的辅助绕组的次级侧切 换电流的放电时间；通过振荡装置产生用于切换该功率转换器的切换信 号；以及通过将初级侧切换峰值电流的转换电压与放电时间进行积分来产应了解，上文大体上的描述和下文详细的描述均是示范性的，且将提供对所主张的本专利技术的进 一 步阐释。通过考虑随后的描述内容和附图将了 解其它目的和优点。附图说明图1是说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的示意电路图。图2是说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的各种信号波形的示意图。图3是说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的输出电流的测量方 法的示意电路图。图4是说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的振荡器的示意电路图。图5是说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的零电流检测器的示意电路图。具体实施方式参看图1，说明根据本专利技术一个实施例的功率转换器的示意电路图。 功率转换器包含变压器10,其具有辅助绕组NA、初级绕组Np和次级绕组 Ns。为了调节功率转换器的输出电压Vo和/或输出电流l0,控制器70产生 PWM控制信号VpwM以通过切换晶体管20来切换该变压器10。参看图2， 说明图1中的功率转换器的各种信号波形的示意图。当PWM控制信号 VpWM电平升为高时，相应地产生初级侧切换电流Ip 。初级侧切换电流Ip由 下式给出，" ……----------…一-....................................(1 )其中V^是施加到变压器10的输入电压，Lp是变压器10的初级绕组 Np的电感，且Ton是PWM控制信号VpwM的接通时间区间。当PWM控制信号VpwM电平降为低时，存储在变压器10中的能量将 传递到变压器]0的次级侧，并经由整流器40而传递到功率转换器的输 出。次级侧切换电流Is可表达为工—(v。+vF)丄S — ; X丄DSLs --..................................-.................... ( 2 )其中Vo是功率转换器的输出电压，Vf是整流器40上的正向电压降， Ls是变压器10的次级绕组Ns的电感，且Tos是次级侧切换电流Is的放电时间。同时，在变压器10的辅助绕组NA处产生一反射电压VAUX。此反射电 压V壯'x由下式给定(3)其中TNA和TNS分别是辅助绕组NA和次级绕组Ns的绕组匝数。 随着次级侧切换电流Is减小为零，反射电压Vaux将幵始威小。这也指 出该变压器10的能量此刻完全释放。因此，如图2所示，可从PWM控制 信号VpwM的下降边缘至反射电压Vaux的下降点測量等式(2)中的放电时间TDS。参看图1，控制器70具有电源端子VCC、电压检测端子VDET、接地 端子GND、电流感测端子VS和输出端子VPWM。输出端子VPWM输出 PWM控制信号VPWM。电压检测端子VDET经由电阻器50连接到辅助绕组 NA以检测该反射电压VAUX。反射电压VAUX经由整流器60进一步对电源电 容器65进行充电以向控制器70供电。电流感测电阻器30从晶体管20的 源极连接到接地参考电平，以将初级侧切换电流Ip转换为转换电压Vs。参看图3,说明根据本专利技术一个实施例来测量该输出电流I0的示意电 路图。峰值检测器300对初级侧切换峰值电流的转换电压Vs进行取样。零 电流检测器(零电流检测)100经过变压器10的辅助绕组NA检测次级侧切 换电流Is的放电时间TDS。振荡器200产生高频率信号以切换所述功率转换 器。振荡器200产生脉冲信号PLS以用于同步并产生PWM控制信号 VPWM。积分器500经设计以通过将初级侧切换峰值电流的转换电压Vs与放 电时间TDs进行积分来产生积分信号Vx。积分器500的时间常数与该切换 频率的切换周期T相关。因此，积分信号Vx与功率转换器的输出电流I0成正比例。初级侧切换峰值电流是初级侧切换电流Ip的^奪值。初级侧切换 电流Ip和次级侧切换电流Is分別是变压器10的初级侧和次级侧中的切换电流。根据图2中的波形，功率转换器的输出电流Io由下式给定变压器10的初级侧切换电流Ip和绕组匝数决定次级侧切换电流Is。次 级侧切换电流Is可由下式给定，<formula>formula see original document page 10</formula>-------.................--(5 )其中Tw是变压器10的初级绕组Np的绕组匝数。初级侧切换电流Ip通过电流感测电阻器30而转换为转换电压Vs。 Rs 是电流感测电阻器30的电阻。峰值检测器300通过对转换电压Vs进行取 样来产生峰值电压信号Vsp。积分信号Vx可表达为<formula>formula see original document page 10</formula>.............................. (6)注意到，等式(4) - (6)中积分信号Vx可重写为<formula>formula see original document page 10</formula>-...............--…-..............(7) 其中T,是积分器500的时间常数。可以发现，积分信号Vx与功率转换器的输出电流Io成正比例，如等式 (7)所示。进一步参看图3,峰值检测器300包含比较器71，其具有连接到电流 感测端子VS的正输入。转换电压Vs的值与初级侧切换电流Ip的值成正比 例。电容器91用于保持转换电压Vs的峰值。因此，在电容器91上获得峰 值电压信号Vsp。比较器71的负输入连接到电容器91。施加恒定电流源73以对电容器91进行充电。开关75连接在恒定电流源73与电容器91之间。 开关75由比较器71的输出来接通/断开。晶体管84与电容器91并联连接 以对电容器91进行放电。积分器500包含开关76，其用于将来自电容器91的峰值电压信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自功率转换器的初级侧测量输出电流的设备，其包括：峰值检测器，其对初级侧切换峰值电流的转换电压进行取样，其中所述初级侧切换峰值电流是初级侧切换电流的峰值，其中所述初级侧切换电流是从所述功率转换器的变压器的所述初级侧产生的；零电流检测器，其通过所述变压器的辅助绕组检测次级侧切换电流的放电时间，其中所述次级侧切换电流是从所述变压器的次级侧产生的；以及积分器，其用于通过将所述初级侧切换峰值电流的所述转换电压与所述放电时间进行积分来产生积分信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大勇，洪国强，林振宇，
申请(专利权)人：崇贸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]