反激变换器及电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种反激变换器及电源系统，该反激变换器包括：变压器；第一开关管和第二开关管；第一电感和第一电容；控制电路，该控制电路包括：欠压保护模块，被配置为设置与反激变换器的输出电压成比例的欠压保护阈值，并在反激变换器的输入电压小于欠压保护阈值时触发反激变换器的欠压保护。通过设置自适应的欠压保护阈值，可以避免AHB在输入掉电或关机后出现系统重启的现象，使得在包含有AHB拓扑结构的快充应用中能够关闭PFC电路以优化待机功耗和轻载效率。耗和轻载效率。耗和轻载效率。

【技术实现步骤摘要】
反激变换器及电源系统


[0001]本专利技术涉及开关电源
，具体涉及一种反激变换器及电源系统。

技术介绍

[0002]反激式变换器属于开关电源的一种，广泛应用于小功率开关电源的设计中，例如手机充电器，LED驱动等。传统的开关电源系统基于单级或多级驱动器实现电流输出。其中，单级系统通常由dc/dc转换器构成；而多级系统例如为由功率因数校正(Power Fator Correction，PFC)电路和dc/dc转换器组成。其中，PFC电路一般采用的BOOST(升压)拓扑结构并作为前级，以提供稳定的输出电压作为后级的输入，而dc/dc转换器作为后级，用以将PFC电路提供的输出电压转换成所需直流电压。以手机充电器为例，输入功率在在一定数值例如75W以上的PD快充系统中就需要有设置PFC电路。
[0003]PFC电路的后级电路通常采用单管的flyback(反激变换器)以实现宽范围输入和宽范围输出，且正是因为单管的反激变换器的宽范围输入和宽范围输出的优点，其在5V输出待机或轻载时可以关掉PFC电路，优化待机功耗或轻载效率。不对称半桥反激变换器(Asymmetric half bridge Converter，简称AHB)比单管的反激变换器具有效率更高的优点，但是不对称半桥反激变换器的输出/输入增益范围比单管的反激变换器低，在系统最优化的设计下，不对称半桥反激变换器只能满足宽范围输出，没办法同时满足宽范围输入。
[0004]为了优化不对称半桥反激变换器的待机功耗或轻载效率，需要在5V输出待机或轻载时关掉PFC电路。但在PFC电路被关掉的情况下，不对称半桥反激变换器的输入电压在低压输入(例如90V交流电压)下比较低，所以需要将不对称半桥反激变换器的Brown in(工作电压阈值，即当输入电压达到该阈值时开始工作)和Brown out(欠压保护阈值)设置的比较低，例如将其工作电压阈值设置在90V以下例如80V，将其欠压保护阈值设置为例如70V，使得不对称半桥反激变换器在PFC电路关掉且低压输入的情况下仍能够正常工作。
[0005]若将不对称半桥反激变换器的工作电压阈值和欠压保护阈值设置的比较低，会带来以下问题：当反激变换器在高压输出条件下输入关闭时，由于不对称半桥反激变换器的增益范围不及单管的反激变换器，所以不对称半桥反激变换器的输入电压在还没掉到欠压保护阈值时输出电压就开始往下降，此时会触发协议芯片的输出欠压保护或者不对称半桥反激变换器的控制电路的过载保护(over load protection，简称OLP)，且保护触发一定时间后不对称半桥反激变换器的控制电路或协议芯片会尝试让系统重新启动，由于此时不对称半桥反激变换器的输入电压还没有掉到欠压保护阈值，则变换器的输出又会重新建立，不满足系统控制的要求。
[0006]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

[0007]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电源系统，通过设置动态的欠压保护阈值，可以避免不对称半桥反激变换器在输入掉电或关机后出现系统重启的
现象，使得在包含有不对称半桥反激拓扑结构的快充应用中能够通过关闭PFC电路的方式优化待机功耗和轻载效率，结构简单。
[0008]根据本公开第一方面，提供了一种反激变换器，包括：变压器，具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组；
[0009]第一开关管和第二开关管，串联连接在输入端与参考地之间；
[0010]第一电感和第一电容，与所述原边绕组和所述第二开关管连接成谐振回路；
[0011]控制电路，用于控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态，
[0012]其中，所述控制电路包括欠压保护模块，
[0013]所述欠压保护模块设置与所述反激变换器的输出电压成比例的欠压保护阈值，并在所述反激变换器的输入电压小于所述欠压保护阈值时触发所述反激变换器的欠压保护。
[0014]可选地，所述欠压保护阈值与所述反激变换器的输出电压成正比例。
[0015]可选地，所述欠压保护模块包括根据所述欠压保护阈值设置占空比阈值，根据反激变换器的工作占空比与所述占空比阈值的比较来触发欠压保护。
[0016]可选地，当所述反激变换器的工作占空比大于所述占空比阈值时则表征所述输入电压小于所述欠压保护阈值。
[0017]可选地，所述占空比阈值为所述反激变换器的输出电压与所述欠压保护阈值的比值。
[0018]可选地，所述占空比阈值小于所述反激变换器的最大工作占空比。
[0019]可选地，当所述反激变换器的工作占空比大于所述占空比阈值持续一段时间或在连续N次比较所述工作占空比均大于与所述占空比阈值，则触发欠压保护，其中，N为大于1的整数。
[0020]可选地，所述欠压保护模块被配置为对所述反激变换器的预定参数进行采样以获得所述反激变换器的输入电压和欠压保护阈值，并在所述输入电压小于所述欠压保护阈值时触发所述反激变换器的欠压保护。
[0021]可选地，所述欠压保护模块包括：
[0022]采样保持单元，被配置为在所述第一开关管导通期间对所述反激变换器的预定参数进行采样保持，并根据采样结果输出第一采样信号；
[0023]第一采样单元，被配置为在所述第二开关管导通期间对所述反激变换器的预定参数进行采样，并根据采样结果输出第二采样信号；
[0024]处理单元，被配置为接收所述第一采样信号和所述第二采样信号，并对所述第一采样信号和所述第二采样信号进行运算处理以获得所述输入电压和所述欠压保护阈值，所述处理单元在所述输入电压小于所述欠压保护阈值的情况下触发所述反激变换器的欠压保护。
[0025]可选地，所述处理单元被配置为对所述第一采样信号的绝对值和所述第二采样信号的绝对值进行加法运算以获得表征所述输入电压的第一电压信号；
[0026]对所述第二采样信号的绝对值和第一预设系数进行乘法运算以获得表征所述欠压保护阈值的第二电压信号。
[0027]可选地，所述处理单元被配置为对所述第一采样信号的绝对值和所述第二采样信号与第二预设系数的乘积的绝对值进行减法运算以获得包含表征所述输入电压和所述欠
压保护阈值信息的第三电压信号，
[0028]所述处理单元还被配置为将所述第三电压信号与零电压信号进行比较，并在所述第三电压信号小于零电压信号时触发所述反激变换器的欠压保护。
[0029]可选地，所述处理单元被配置为对所述第一采样信号的绝对值和所述第二采样信号与第三预设系数的乘积的绝对值进行比较，并在所述第一采样信号的绝对值小于所述第二采样信号与第三预设系数的乘积的绝对值的情况下触发所述反激变换器的欠压保护。
[0030]可选地，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述预定参数为所述变压器中任一绕组两端的电压；或者
[0031]所述预定参数为流经所述控制电路的电压检测管脚的电流。
[0032]可选地，所述反激变换器还包括：...

【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，具有原边绕组、副边绕组和辅助绕组；第一开关管和第二开关管，串联连接在输入端与参考地之间；第一电感和第一电容，与所述原边绕组和所述第二开关管连接成谐振回路；控制电路，用于控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态，其中，所述控制电路包括欠压保护模块，所述欠压保护模块设置与所述反激变换器的输出电压成比例的欠压保护阈值，并在所述反激变换器的输入电压小于所述欠压保护阈值时触发所述反激变换器的欠压保护。2.根据权利要求1所述的反激变换器，其中，所述欠压保护阈值与所述反激变换器的输出电压成正比例。3.根据权利要求2所述的反激变换器，其中，所述欠压保护模块包括根据所述欠压保护阈值设置占空比阈值，根据反激变换器的工作占空比与所述占空比阈值的比较来触发欠压保护。4.根据权利要求3所述的反激变换器，其中，当所述反激变换器的工作占空比大于所述占空比阈值时则表征所述输入电压小于所述欠压保护阈值。5.根据权利要求3所述的反激变换器，其中，所述占空比阈值为所述反激变换器的输出电压与所述欠压保护阈值的比值。6.根据权利要求3所述的反激变换器，其中，所述占空比阈值小于所述反激变换器的最大工作占空比。7.根据权利要求3所述的反激变换器，其中，当所述反激变换器的工作占空比大于所述占空比阈值且持续一段时间或在连续N次比较所述工作占空比均大于与所述占空比阈值，则触发欠压保护，其中，N为大于1的整数。8.根据权利要求2所述的反激变换器，其中，所述欠压保护模块被配置为对所述反激变换器的预定参数进行采样以获得所述反激变换器的输入电压和欠压保护阈值，并在所述输入电压小于所述欠压保护阈值时触发所述反激变换器的欠压保护。9.根据权利要求8所述的反激变换器，其中，所述欠压保护模块包括：采样保持单元，被配置为在所述第一开关管导通期间对所述反激变换器的预定参数进行采样保持，并根据采样结果输出第一采样信号；第一采样单元，被配置为在所述第二开关管导通期间对所述反激变换器的预定参数进行采样，并根据采样结果输出第二采样信号；处理单元，被配置为接收所述第一采样信号和所述第二采样信号，并对所述第一采样信号和所述第二采样信号进行运算处理以获得所述输入电压和所述欠压保护阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：许祥勇，
申请(专利权)人：杰华特微电子张家港有限公司，
类型：发明
国别省市：