隔离式开关变换器及其控制器和控制方法技术

本发明专利技术公开了隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括变压器、初级开关管以及隔离电路，该控制方法包括：在启动过程中提供逐渐增大的电流阈值电压；基于代表开关变换器输出信号的输出反馈信号与参考电压之差，产生第一补偿信号；基于第一补偿信号，产生第一和第二控制信号；将第一控制信号送入隔离电路的第一通道，产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号；将第二控制信号送入隔离电路的第二通道，产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号；当次级侧被激活时启动过程结束，基于第一同步信号提供电流阈值电压；以及基于电流检测信号和电流阈值电压关断初级开关管。电流检测信号和电流阈值电压关断初级开关管。电流检测信号和电流阈值电压关断初级开关管。

【技术实现步骤摘要】
隔离式开关变换器及其控制器和控制方法


[0001]本专利技术涉及电子电路，尤其涉及准谐振控制的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。

技术介绍

[0002]隔离式开关变换器通常包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，以提供隔离。初级开关管耦接至初级绕组，控制存储在初级绕组的能量向次级绕组传递。次级开关管耦接至次级绕组，为耦接至次级侧输出的负载提供输出电压。在峰值电流控制的隔离式开关模电源中，当流经初级开关管的电流达到关断阈值时，初级开关管被关断，从而控制传递给负载的能量。
[0003]隔离式开关变换器通常有一个启动过程。由于在启动刚刚开始时，次级侧的输出电压还未建立，例如通常为次级参考地的电势，输出电压与期望的输出电压之间有一个较大的差值。在此情况下，使用反馈可能是无用的和不稳定的，系统的瞬态响应很差。此外，在启动期间，隔离开关变换器的电流需求低，采用恒定的峰值电流控制的隔离式变换器的输出电压可以非常快地上升，甚至会引起输出电压过冲。同时电路的功率器件需要承受启动期间的这些压力和应力，从而进一步影响隔离式开关变换器的成本和效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的一个或多个问题，本专利技术的目的在于提供能够控制隔离式开关变换器在整个启动过程中能安全平稳地完成其启动过程，同时不会产生额外的成本和增加复杂性。
[0005]根据本专利技术实施例的一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括变压器和初级开关管，该控制器包括：误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收与开关变换器输出信号有关的输出反馈信号，第二输入端接收参考电压，基于输出反馈信号和参考电压之差，误差放大电路在输出端产生第一补偿信号；控制信号产生电路，基于第一补偿信号，在输出端分别产生第一控制信号和第二控制信号；隔离电路，具有传输第一控制信号的第一通道和传输第二控制信号的第二通道，在第一输出端提供与第一控制信号电隔离的第一同步信号，在第二输出端提供与第二控制信号电隔离的第二同步信号；复位信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过初级开关管电流的电流检测信号，第二输入端接收电流阈值电压，复位信号产生电路将电流检测信号与电流阈值电压相比较，在输出端产生复位信号以控制初级开关管的关断；阈值产生电路，在输出端提供所述电流阈值电压，该阈值产生电路包括：启动阈值产生电路，在启动过程中提供逐渐增大的电流阈值电压；以及正常阈值产生电路，当次级侧被激活时启动过程结束，基于第一同步信号提供所述电流阈值电压。
[0006]根据本专利技术实施例的一种隔离式开关变换器，包括如前所述的控制器。
[0007]根据本专利技术实施例的一种隔离式开关变换器的控制方法，该开关变换器包括具有
初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管、耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路，该控制方法包括：在启动过程中，提供逐渐增大的电流阈值电压；根据开关变换器的输出信号产生输出反馈信号；基于输出反馈信号与参考电压之差，产生第一补偿信号；基于第一补偿信号，分别产生第一控制信号和第二控制信号；将第一控制信号送入隔离电路的第一通道，产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号；将第二控制信号送入隔离电路的第二通道，产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号；以及检测次级侧是否被激活；当次级侧被激活时启动过程结束，并基于第一同步信号提供所述电流阈值电压；以及将代表流过初级开关管电流的电流检测信号同电流阈值电压相比较，产生复位信号以关断初级开关管。
[0008]根据本专利技术的实施例，启动过程中，在隔离式开关变换器的初级侧引入软启控制，对电流阈值电压进行软启，以控制提供给次级侧的能量，并在次级侧激活而启动过程结束时，通过隔离电路接收控制电流阈值电压的第一同步信号，基于第一同步信号来控制所述电流阈值电压，实现对稳态运行的隔离变换器的控制。此外，还在开关变换器的次级侧引入软启控制，在启动期间对参考电压进行软启，以防止输出电压过冲。从而使隔离式开关变换器能安全平稳地完成其启动过程。另外，根据本专利技术的实施例，在启动期间，隔离式开关管变换器被限制工作在第一谷底导通模式，进一步降低了功率变换器的工作应力，节约了系统成本。
附图说明
[0009]图1为根据本专利技术一实施例的隔离式开关变换器100的框图；
[0010]图2为根据本专利技术一实施例的隔离式开关变换器100A的框图；
[0011]图3为根据本专利技术一实施例的误差放大电路101和控制信号产生电路102的电路原理图；
[0012]图4为根据本专利技术一实施例的阈值产生电路104的电路原理图；
[0013]图5为根据本专利技术一实施例的启动期间的电流阈值电压的波形图；
[0014]图6为根据本专利技术一实施例的启动结束后电流阈值电压的波形图；
[0015]图7为根据本专利技术实施例的初级侧控制电路的电路原理图；
[0016]图8为根据本专利技术一实施例的隔离开关变换器100B框图；
[0017]图9为根据本专利技术一实施例的隔离开关变换器启动过程中的工作波形图；
[0018]图10为根据本专利技术一实施例的部分次级侧控制电路的电路图；
[0019]图11为根据本专利技术一实施例的隔离式开关变换器的控制方法700的方法流程图。
具体实施方式
[0020]下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0021]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。
因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。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。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0022]本专利技术可以被应用于任何隔离式变换器。在接下来的详细描述中，为了简洁起见，仅以反激变换器(flyback converter)为例来解释本专利技术的具体工作原理。
[0023]图1为根据本专利技术一实施例的隔离式开关变换器100的框图。如图1所示，隔离式开关变换器100包括变压器T、初级开关管1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括变压器、初级开关管以及次级开关管，该控制器包括：误差放大电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收与开关变换器输出信号有关的输出反馈信号，第二输入端接收参考电压，基于输出反馈信号和参考电压之差，误差放大电路在输出端产生第一补偿信号；控制信号产生电路，基于第一补偿信号，在输出端分别产生第一控制信号和第二控制信号；隔离电路，具有传输第一控制信号的第一通道和传输第二控制信号的第二通道，在第一输出端提供与第一控制信号电隔离的第一同步信号，在第二输出端提供与第二控制信号电隔离的第二同步信号；复位信号产生电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收代表流过初级开关管电流的电流检测信号，第二输入端接收电流阈值电压，复位信号产生电路将电流检测信号与电流阈值电压相比较，在输出端产生复位信号以控制初级开关管的关断；阈值产生电路，在输出端提供所述电流阈值电压，该阈值产生电路包括：启动阈值产生电路，在启动过程中提供逐渐增大的电流阈值电压；以及正常阈值产生电路，当次级侧被激活时启动过程结束，基于第一同步信号提供所述电流阈值电压。2.如权利要求1所述的控制器，进一步包括：启动控制单元，耦接至隔离电路的第二输出端以接收第二同步信号，其中启动控制单元基于第二同步信号检测次级侧是否被激活，在输出端提供激活信号。3.如权利要求2所述的控制器，其中所述启动控制单元包括：欠压锁存电路，耦接至供电电容器以接收初级供电电压，欠压锁存电路将初级供电电压与第一供电阈值电压和第二供电阈值电压进行比较，产生欠压锁存信号；以及启动电路，具有第一输入端、第二输入端、输出端和反相输出端，其中第一输入端耦接至欠压锁存电路以接收欠压锁存信号，第二输入端耦接至隔离电路的输出端以接收第二同步信号，启动电路基于欠压锁存信号和第二同步信号，在输出端提供表示启动过程开始的启动信号，在反相输出端提供表示启动过程结束的激活信号。4.如权利要求1所述的控制器，进一步包括：过零比较电路，将过零检测信号和过零阈值电压相比较，在输出端提供过零信号；置位信号产生电路，在输出端提供置位信号，其中在启动过程中基于过零信号产生置位信号，在启动过程结束后基于第二同步信号和过零信号产生置位信号；以及初级逻辑电路，基于置位信号和复位信号，产生初级开关管的初级控制信号以控制初级开关管。5.如权利要求1所述的控制器，其中在启动过程中所述电流阈值电压从低阈值电压经过预设次数逐渐增大至高阈值电压。6.如权利要求1所述的控制器，其中所述正常阈值产生电路包括：计时电路，具有输入端和输出端，其中输入端耦接至隔离电路的输出端以接收第二同步信号，计时电路基于第二同步信号进行计时，在输出端产生计时信号；
第一触发器，具有第一输入端、第二输入端、输出端和反相输出端，其中第一输入端耦接至隔离电路的第二输出端以接收第二同步信号，第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收计时信号；第一电容器，具有第一端和第二端，其中第二端耦接至初级参考地；第一电压源，具有正端和负端，其中负端耦接至初级参考地；第二电压源，具有正端和负端，其中负端耦接至初级参考地；第一开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一电容器的第一端，第二端耦接至第一电压源的正端，控制端耦接至第一触发器的输出端；第二开关管，具有第一端、第二端和控制端，其中第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晖，
申请(专利权)人：杭州茂力半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：