不对称半桥反激变换器及其谐振抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种不对称半桥反激变换器及其谐振抑制方法，所述不对称半桥反激变换器包括变压器；第一开关管和第二开关管；第一电容，与所述变压器的原边绕组及所述第二开关管连接成谐振回路，在所述第一开关管导通期间，所述第一电容充电，获取表征所述第一电容电压的电压采样信号，并获取所述电压采样信号的变化量或/和所述电压采样信号的变化率；当所述电压采样信号的变化量超过相应的阈值，或/和所述电压采样信号的变化率超过相应的阈值时，关断所述第一开关管。本发明专利技术避免谐振幅度过大而影响系统的稳定性和安全性。而影响系统的稳定性和安全性。而影响系统的稳定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
不对称半桥反激变换器及其谐振抑制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，特别涉及一种不对称半桥反激变换器及其谐 振抑制方法。

技术介绍

[0002]与常规的不对称半桥反激变换器相比，如不对称半桥反激变换器 (Asymmetric half bridge Converter，简称AHB)既具有较低的电压应力，同时又 能够利用漏感的能量来实现开关管的零电压开启，实现了漏感能量的回收和 高效率，并且容易实现自驱动同步整流，在有效提升效率的同时减小变压器 体积，成为一个比较好的应用方案；或如有源钳位不对称半桥反激变换器主 开关管关断瞬间，尖峰电压和高次谐波通过钳位电容耦合到电源上，达到主 开关管漏极电压钳位的目的，降低主开关管的关断损耗，从而降低开关电源 的功率损耗。
[0003]如图1和图2所示的不对称半桥反激变换器包括变压器，第一开关管Q1 和第二开关管Q2，与所述变压器的原边绕组及所述第二开关管Q2连接成谐 振回路的第一电感L1和第一电容C1。在传统方案中，第一开关管Q1关断后， 经过死区时间第二开关管Q2开通，同时变压器副边也导通，原边绕组电压被 钳位在nVo(n＝Np/Ns为变压器原副边的匝数比，Vo为变换器输出电压)， 因此漏感Lk与第一电容C1开始谐振。谐振幅度为：其 中，Vc0为第二开关管Q2刚导通时刻的第一电容电压，Z为漏感Lk与第一 电容C1的等效阻抗。
[0004]如图3所示，在正常情况下第一电容电压Vc与nVo接近，谐振幅值处于 正常可接受范围；如图4所示，当异常情况发生时，第一电容C1已充入过多 电荷，电压抬升较多，因此漏感电流谐振幅度变大，此时可能超过辅助管可 接受范围，严重影响系统稳定性和安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种不对称半桥反激变换器及其谐振抑制方法，用 以在第二开关管导通时避免谐振电流的谐振幅度过大，带来系统的稳定性和 安全性问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种不对称半桥反激变换器的谐振抑制 方法，
[0007]与现有技术相比，本专利技术之技术方案具有以下优点：本专利技术不对称半桥 反激变换器时通过限制第一电容充电来避免第一电容充入过多电荷，避免第 二开关管导通漏感电流谐振幅度变大而超过辅助管可接受范围，从而影响到 系统的稳定性和安全性；通检测第一电容电压的变化率和第一电容电压的变 化率变化量中的至少之一来判断谐振幅度的大小，在谐振幅度超过谐振阈值 时及时关断第二开关管，避免漏感电流谐振幅度变大而超过辅助管可接受范 围，从而影响到系统的稳定性和安全性。
附图说明
[0008]图1为不对称半桥反激变换器实施例一拓扑结构图；
[0009]图2为不对称半桥反激变换器实施例一拓扑结构图；
[0010]图3为不对称半桥反激变换器正常工作时的波形图；
[0011]图4为不对称半桥反激变换器异常工作时的波形图；
[0012]图5为本专利技术不对称半桥反激变换器控制电路的原理图；
[0013]图6为本专利技术图5中谐振预判断电路实施例一的原理图；
[0014]图7为本专利技术图5中谐振预判断电路实施例二的原理图；
具体实施方式
[0015]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅 限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精神和范围上做的替代、修改、 等效方法以及方案。
[0016]为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说 明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全 理解本专利技术。
[0017]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。需说明的是， 附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅 助说明本专利技术实施例的目的。
[0018]如图1和图2所示，示意了本专利技术不对称半桥反激变换器的两种拓扑结 构，包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电容C1、等效的漏感Lk、变 压器及与变压器副边连接的同步整流管D0，变压器原副边绕组的匝数分别为 Np和Ns；第一开关管Q1为变换器主开关管，第二开关管Q2为变换器辅开 关管；变压器原边绕组及第一电容C1串联，并与第二开关管Q2连接成谐振 回路，第一开关管Q1连接谐振回路；在第一开关管Q1导通时，变换器的输 入电压Vin给原边绕组充电，变压器磁芯储能，同步整流管截止；在第一开 关管Q1关断后，经过死区时间第二开关管Q2导通，同时副边也导通，磁芯 释能，变压器原边绕组放电到副边绕组，变换器的输出电压为Vo，变压器原 边绕组电压被钳位在n*Vo(n＝Np/Ns)，漏感Lk和第一电容C1开始谐振； 不对称半桥反激变换器还包括辅助绕组Na，一般用来检测变压器两端的信息， 正常工作情况下，第一开关管Q1导通时，辅助绕组Na两端的电压为：
[0019]Vaux＝
‑
Na/Np*(Vin
‑
Vc) (1)；
[0020]其中，Na/Np为辅助绕组和原边绕组的匝数比，Vin为输入电压，Vc为第一 电容电压；通过在辅助绕组Na两端并联串联的两个分压电阻R1和R2，检测 分压电阻R1和R2连接端的电压获得的电压检测信号可表征辅助绕组两端的 电压；另一种实施例中，一个电阻连接辅助绕组Na第一端，辅助绕组Na第 二端接地，通过钳位辅助绕组Na第一端的电压，并采样流过该电阻的电流获 得所述电压检测信号。
[0021]如图3所示，示意了不对称半桥反激变换器正常工作时的波形图，第一 开关管Q1受高电平驱动导通时，励磁电感Lm充电，励磁电流i
Lm
上升，第 一电容电压Vc与电压n*Vo接近，辅助绕组电压V
AUX
＝
‑
Na/Np*(Vi
‑
Vc)为负压； 第一开关管Q1关断经死区时间(t1
‑
t2时间)后第二开关管Q2受高电平驱动 导通，励磁电感Lm放电，励磁电感电流i
Lm
下降，漏感Lk和第一电容C1谐 振，漏感电流i
LK
谐振波形如图所示，第一电容电压Vc稳定在原边绕组电压 n*Vo附近，辅助绕组电压V
AUX
从
‑
Na/Np*(Vin
‑
Vc)上升到Na/Np*(Vin
‑
Vc)， 第一开关管Q1两
端的电压V
DS_Q1
从低电平上升到高电平。正常工作时，第一 电容C1没有充入过多电荷，漏感电流i
LK
谐振的幅度没有超过第二开关管Q2 能承受的范围。
[0022]如图4所示，示意了不对称半桥反激变换器异常工作时的波形图，在第 一开关管Q1的导通时间期间，与如图3所示的波形相比，励磁电感电流i
Lm
波形曲线上升，第一电容电压Vc上升其峰值较高，明显大于原边绕组电压 n*Vo，此外第一电容电压Vc的上升斜率也由小变大；辅助绕组电压V
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称半桥反激变换器的谐振抑制方法，所述不对称半桥反激变换器包括变压器；第一开关管和第二开关管；第一电容，与所述变压器的原边绕组及所述第二开关管连接成谐振回路，其特征在于：在所述第一开关管导通期间，所述第一电容充电，获取表征所述第一电容电压的电压采样信，并获取所述电压采样信号的变化量或/和所述电压采样信号的变化率；当所述电压采样信号的变化量超过相应的阈值，或/和所述电压采样信号的变化率超过相应的阈值时，控制所述第一开关管关断。2.根据权利要求1所述的谐振抑制方法，其特征在于：当获取所述电压采样信号的变化量时，获取表征励磁电流的电流采样信号，根据所述电流采样信号随时间的积分获得所述电压采样信号的变化量。3.根据权利要求1所述的谐振抑制方法，其特征在于：当获取所述电压采样信号的变化量时，在所述第一开关管刚导通时刻对所述电压采样信号进行保持获得初始信号；在所述第一开关管导通期间，将所述电压采样信号与所述初始信号做差得到所述电压采样信号的变化量。4.根据权利要求1所述的谐振抑制方法，其特征在于：当获取所述电压采样信号的变化率时，在所述第一开关管导通时间达到第一时间时，将所述电压采样信号的变化量与所述第二阈值进行比较，若此时所述电压采样信号的变化量超过所述第二阈值，表征此时所述电压采样信号的变化率超过相应的阈值。5.根据权利要求1所述的谐振抑制方法，其特征在于：当获取所述电压采样信号的变化率时，在所述第一开关管导通期间，当所述电压采样信号的变化量达到所述第三阈值时，检测第一开关管的导通时间，若此时所述第一开关管的导通时间小于所述第二时间，表征所述电压采样信号的变化率超过相应的阈值。6.根据权利要求1所述的谐振抑制方法，其特征在于：所述不对称半桥反激变换器还包括第一绕组，采样所述第一绕组上的电信号获得所述电压采样信号，所述第一绕组为所述变压器的副边绕组或者与所述变压器耦合的辅助绕组。7.一种不对称半桥反激变换器的谐振抑制方法，所述不对称半桥反激变换器包括变压器；第一开关管和第二开关管；第一电容，与所述变压器的原边绕组及所述第二开关管连接成谐振回路，其特征在于：在所述第一开关管导通期间，获取表征所述第一电容电压的电压采样信号，并获取所述电压采样信号的变化量或/和所述电压采样信号的变化率；当所述电压采样信号的变化量在第一时间内的每个开关周期中均超过相应的阈值，或/和所述电压采样信号的变化率在第一时间内的每个开关周期中均超过相应的阈值时，控制所述第一开关管关断。8.一种不对称半桥反激变换器，包括变压器；第一开关管和第二开关管；第一电容，与所述变压器的原边绕组及所述第二开关管连接成谐振回路，其特征在于：还包括，采样电路，在所述第一开关管导通期间，获取表征所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋香华，
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：