反激变换器及其恒流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种反激变换器及其恒流控制方法，该反激变换器包括：变压器；第二开关管、第一电容和第一电感；第一开关管和采样电阻；控制电路，用于提供第一控制信号和第二控制信号以分别控制第一开关管和第二开关管的开关状态，该控制电路包括：第一采样单元，用于对原边绕组两端的电压进行采样以获得第一采样信号；反馈单元，用于根据输入电压、第一采样信号、每个开关周期内采样电阻两端的正峰值电压和负峰值电压生成反馈电流信号，并根据反馈电流信号生成补偿信号；第一驱动单元，用于根据补偿信号控制第一开关管的关断。本发明专利技术可以在变换器的原边实现恒流控制，且控制精度高，成本低，可靠性高。可靠性高。可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
反激变换器及其恒流控制方法


[0001]本专利技术涉及开关电源
，具体涉及一种反激变换器及其恒流控制方法。

技术介绍

[0002]电源变换器是电子系统中必不可少的组件。在开关电源场合，广泛适用的是隔离式变换器，因为隔离式开关电源变换器可以保护负载免受输入母线的高压冲击和损坏，在电信无线网络、汽车和医疗设备中具备广泛的应用。在隔离式变换器各种拓扑中，由于反激变换器(flyback converter)拓扑无需输出滤波电感，电路结构简单、输出隔离、成本低，在终端设备的应用中占有很高的比例。但现有的传统反激变换器由于工作效率低、EMI问题严重等而逐渐不被使用。相比于传统反激变换器，有源钳位反激变换器(ACF)能够在全负载范围内实现原边功率管的零电压开启和副边整流二极管的零电流关断，因此可以获得更高的工作效率、更低的EMI以及更高的工作频率和更宽的输入范围，从而被人们逐渐关注。
[0003]有源钳位反激变换器(ACF)是在传统反激变换器的基础上演变得到的，通过把传统反激变换器中的无源钳位电路用一个钳位开关管和一个钳位电容替代，就得到了有源钳位反激变换器(ACF)，如图1所示。有源钳位反激变换器利用钳位电容与变压器漏感谐振，吸收并循环利用漏感能量，与此同时实现开关管的零电压开关(Zero
‑
Voltage
‑
Switching，简称ZVS)。因此，有源钳位反激变换器能够实现近乎为0的开关损耗，从而提高系统效率，减小开关噪声(EMI)。在较高的开关频率下(MHz级别)，仅仅依靠漏感能量已经无法实现主开关管的ZVS，此时就需要励磁电流下降到零以下，以辅助主开关管的ZVS。
[0004]有源钳位反激变换器主要应用于恒流领域，与传统反激变换器一样，在有源钳位反激变换器中当采用原边反馈电流控制方案时，由于减少了光耦等隔离元件的使用，使得电路结构变得更加简单、易于设计，且成本更低。而原边反馈电流控制需要采集变换器原边的电压电流信号以实现对输出电压和输出电流的精确预测，进而达到原边调节恒压恒流控制功能的目的。但是，在有源钳位反激变换器中，参考图1，由于变压器漏感Lk和第一电容C1谐振，使得有源钳位反激变换器的输出二极管电流呈现非线性变化，很难通过原边采集的电压电流信号，获得准确的输出电压和输出电流；同时由于要实现原边第一开关管Q1的零电压导通(ZVS)，当第二开关管Q2关断时，励磁电感电流(记为I
Lm
)已经为负值，所以从励磁电流I
Lm
的角度来看，此时变换器不是工作在临界导通模式，而是断续模式。进而，传统的根据辅助绕组Na两端的电压Vaux，或者第一开关管Q1的漏源电压和栅极电压来获取励磁电感电流的过零信号的方式已不再适用，故传统的原边反馈电流控制方案精度较差。
[0005]因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反激变换器及其恒流控制方法，可以在变换器的原边实现恒流控制，且控制精度高，成本低，可靠性高。
[0007]根据本公开第一方面，提供了一种反激变换器，包括：变压器，包含原边绕组和副
边绕组；
[0008]第二开关管、第一电容和第一电感，依次与所述原边绕组串联连接；
[0009]第一开关管和采样电阻，依次连接于所述原边绕组与参考地之间；
[0010]控制电路，用于提供第一控制信号和第二控制信号以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态，
[0011]其中，所述控制电路包括：
[0012]第一采样单元，用于对所述原边绕组两端的电压进行采样以获得第一采样信号；
[0013]反馈单元，用于根据输入电压、所述第一采样信号、每个开关周期内采样电阻两端的正峰值电压和负峰值电压生成反馈电流信号，并根据所述反馈电流信号生成补偿信号；
[0014]第一驱动单元，根据所述补偿信号控制所述第一开关管的关断。
[0015]可选地，所述反馈单元包括：
[0016]选通信号生成单元，用于根据所述输入电压和所述第一采样信号确定励磁电流的过零时刻，并根据所述过零时刻和所述第二控制信号生成第一选通信号和第二选通信号；
[0017]第一反馈电流信号生成单元，用于在所述第一选通信号有效期间对采样获得的所述采样电阻两端的正峰值电压进行转换，以生成第一反馈电流信号；
[0018]第二反馈电流信号生成单元，用于在所述第二选通信号有效期间对采样获得的所述采样电阻两端的负峰值电压进行转换，以生成第二反馈电流信号；
[0019]补偿信号生成单元，用于根据基准电流信号、所述第一反馈电流信号和所述第二反馈电流信号生成所述补偿信号。
[0020]可选地，选通信号生成单元包括：
[0021]第二电容；
[0022]充电单元，用于在采样电阻两端的电压信号大于参考地电位且所述第一控制信号有效期间基于所述输入电压转换生成的第一电流对所述第二电容进行充电；
[0023]放电单元，用于在所述第一选通信号有效期间基于所述第一采样信号转换生成的第二电流对所述第二电容进行放电；
[0024]比较单元，用于在所述第二电容两端的电压下降至参考地电位时生成复位信号；
[0025]RS触发器，复位端接收所述复位信号，置位端接收所述第二控制信号，输出端输出所述第一选通信号；
[0026]异或逻辑电路，接收所述第一选通信号和所述第二控制信号，输出所述第二选通信号。
[0027]可选地，所述反馈单元还包括：
[0028]第一采样保持单元，用于在所述第一开关管的关断时刻对所述采样电阻两端的电压进行采样保持，以获得所述采样电阻两端的正峰值电压；
[0029]第二采样保持单元，用于在所述第二开关管关断且延迟预定时间后对所述采样电阻两端的电压进行采样保持，以获得所述采样电阻两端的负峰值电压。
[0030]可选地，第一反馈电流信号生成单元包括：
[0031]第三开关，第一通路端接收所述采样电阻两端的正峰值电压，控制端接收所述第一选通信号；
[0032]第三压控电流源，电压控制端与所述第三开关的第二通路端连接，用于根据所述
采样电阻两端的正峰值电压生成所述第一反馈电流信号。
[0033]可选地，第二反馈电流信号生成单元包括：
[0034]第四开关，第一通路端接收所述采样电阻两端的负峰值电压，控制端接收所述第二选通信号；
[0035]第四压控电流源，电压控制端与所述第四开关的第二通路端连接，用于根据所述采样电阻两端的负峰值电压生成所述第二反馈电流信号。
[0036]可选地，所述补偿信号生成单元包括：
[0037]第三电容；
[0038]基准电流源，用于向所述第三电容提供所述基准电流信号，
[0039]其中，所述基准电流信号、所述第一反馈电流信号和所述第二反馈电流信号共同向所述第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换器，其中，包括：变压器，包含原边绕组和副边绕组；第一开关管和采样电阻，依次连接于所述原边绕组与参考地之间；第二开关管、第一电容和第一电感，依次与所述原边绕组串联连接；控制电路，用于提供第一控制信号和第二控制信号以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态，其中，所述控制电路包括：第一采样单元，用于对所述原边绕组两端的电压进行采样以获得第一采样信号；反馈单元，用于根据输入电压、所述第一采样信号、每个开关周期内采样电阻两端的正峰值电压和负峰值电压生成反馈电流信号，并根据所述反馈电流信号生成补偿信号；第一驱动单元，根据所述补偿信号控制所述第一开关管的关断。2.根据权利要求1所述的反激变换器，其中，所述反馈单元包括：选通信号生成单元，用于根据所述输入电压和所述第一采样信号确定励磁电流的过零时刻，并根据所述过零时刻和所述第二控制信号生成第一选通信号和第二选通信号；第一反馈电流信号生成单元，用于在所述第一选通信号有效期间对采样获得的所述采样电阻两端的正峰值电压进行转换，以生成第一反馈电流信号；第二反馈电流信号生成单元，用于在所述第二选通信号有效期间对采样获得的所述采样电阻两端的负峰值电压进行转换，以生成第二反馈电流信号；补偿信号生成单元，用于根据基准电流信号、所述第一反馈电流信号和所述第二反馈电流信号生成所述补偿信号。3.根据权利要求2所述的反激变换器，其中，选通信号生成单元包括：充电单元，用于在采样电阻两端的电压信号大于参考地电位且所述第一控制信号有效期间基于所述输入电压转换生成的第一电流对第二电容进行充电；放电单元，用于在所述第一选通信号有效期间基于所述第一采样信号转换生成的第二电流对所述第二电容进行放电；比较单元，用于在所述第二电容两端的电压下降至参考地电位时生成复位信号；RS触发器，复位端接收所述复位信号，置位端接收所述第二控制信号，输出端输出所述第一选通信号；异或逻辑电路，接收所述第一选通信号和所述第二控制信号，输出所述第二选通信号。4.根据权利要求2所述的反激变换器，其中，所述反馈单元还包括：第一采样保持单元，用于在所述第一开关管的关断时刻对所述采样电阻两端的电压进行采样保持，以获得所述采样电阻两端的正峰值电压；第二采样保持单元，用于在所述第二开关管关断且延迟预定时间后对所述采样电阻两端的电压进行采样保持，以获得所述采样电阻两端的负峰值电压。5.根据权利要求2所述的反激变换器，其中，第一反馈电流信号生成单元包括：第三开关，第一通路端接收所述采样电阻两端的正峰值电压，控制端接收所述第一选通信号；第三压控电流源，电压控制端与所述第三开关的第二通路端连接，用于根据所述采样电阻两端的正峰值电压生成所述第一反馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何耀华，
申请(专利权)人：杰华特微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：