基于第三绕组检测的双模式恒电流控制方法及其电路技术

本发明专利技术公开了一种基于第三绕组检测的双模式恒电流控制方法及其电路。该恒流控制方法采用双模式控制，即在负载较低时，采用频率与原边峰值电流同时随反馈电压同向变化调节，在负载较高时，采用频率随反馈电压线性变化而原边峰值电流不变的方式调节。该双模式控制既可避免低负载时工作于音频段，又能降低较高负载时的损耗，提高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及隔离式电压变换器，具体涉及隔离式电压变换器的恒流控制。
技术介绍
随着电子技术的发展和环保要求的提高，效率和稳定性成为电压变换器至 关重要的设计因素。隔离式电压变换器可用于对安全性要求高的适配器和充电器，它包括原边 电路和副边电路，通过变压器隔离。在应用中，工作过程包括一恒流充电控制过程和一恒压控制过程，输出电压与输出电流关系见图1。在B区间，对负载进 行充电，当输出电压Vo小于输出电压阈值Vth时，变换器保持输出电流Io在 输出电流上限值Ith附近不变而使电压Vo变化，使得快速稳定将输出电压充至 电压阈值Vth， B区间的控制即为恒流控制。在A区间，当输出电压Vo到达输 出电压阈值Vth时，变换器处于正常工作状态，此时保持输出电压Vo不变以对 负载提供稳定电源，同时对输出电流Io进行调节。为实现恒流控制调节，需要 检测输出端电流，根据输出信号的反馈控制原边开关管的工作。通常，采用副 边电流检测电路用于恒流控制，通过光耦从副边获取信号，但这种方式结构复 杂、损耗大、效率低。现有的不采用副边电流检测电路的方案往往需要复杂的 模式实现恒流控制，通过检测输入电压、输出二极管导通时间和原边峰值电流 限制等信号实现。在恒流控制中，应尽量采用结构简单、效率高的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于保护一种隔离式电压变换器电路，它包括隔离式电压变 换器主电路，含原边绕组、与所述原边绕组连接的开关器件和副边绕组；第三绕组，与所述原边绕组耦合；控制电路，耦合到所述第三绕组获得与所述第三 绕组耦合电压成正比的反馈信号，控制所述开关器件的开通和关断，进一步控 制副边输出电流恒定。其中当所述反馈信号小于一参考电压时，所述控制电路 根据反馈信号同向调节频率和原边峰值电流，当反馈信号大于所述参考电压时， 所述控制电路根据所述反馈信号同向调节频率并保持原边峰值电流不变。其中所述控制电路包括频率控制单元、峰值电流控制单元和RS触发器，所 述频率控制单元接收所述反馈信号并输出频率受调的脉冲信号至所述RS触发 器置位输入端，所述峰值电流控制单元接收所述反馈信号并输出受调的峰值电 流控制信号至所述RS触发器复位输入端，所述RS触发器输出端耦接所述开关 器件的门极。所述频率控制单元包括电流转换器，将所述反馈信号转换成成 正比的电流信号；电流镜像，将所述电流信号进行镜像；晶振，接收电流镜像 输出信号，产生频率随该输出信号变化的所述脉冲信号，当所述反馈信号低于 所述参考电压时，所述脉冲信号的频率以较低的变化速率随所述反馈信号同向 变化，当所述反馈信号高于所述参考电压时，频率以较高变化速率随所述反馈 信号线性变化。所述峰值电流控制单元包括比较器，比较所述反馈信号与所 述参考电压；受控开关，受所述比较器输出控制，当所述反馈信号大于所述参 考电压时，所述受控开关关断，当所述反馈信号小于所述参考电压时，所述受 控开关开通；函数运算模块，连接所述受控开关，在所述受控开关开通时接收 所述反馈信号，输出相应电压信号；转换电路，当所述受控开关接通时，接收 所述电压信号，输出成正比的峰值电流电压值，当所述受控开关关断时，输出 固定的峰值电流电压上限值；峰值电流比较器，同相端接收原边电流信号，反 相端接收所述峰值电流电压值，输出端连接所述RS触发器复位端。当所述反馈 信号小于所述参考电压时，所述峰值电流电压值的平方与所述频率之积与所述 反馈信号比例保持恒定。控制电路可进一步包括欠压保护电路、过温保护电路之中的一种或全部， 其输出与所述RS触发器的输出经一与门控制所述开关器件的门极。所述开关器件可为MOSFET器件。本专利技术还保护一种开关模块电路，包含漏极节点、源极节点和反馈节点， 其中反馈节点接收来自第三绕组的信号控制漏极节点和源极节点间的电气耦合 或断开。该开关模块电路可进一步包含一电源输入节点，从第三绕组获得能量。 该开关模块电路，内部包含开关器件和控制电路，其中所述开关器件一端连接 漏极节点，另一端连接源极节点；所述控制电路接收来自所述反馈节点的反馈 信号，控制所述开关器件的开通和关断。当所述反馈信号小于一参考电压时， 所述控制电路根据反馈信号同向调节频率和原边峰值电流，当反馈信号大于所 述参考电压时，所述控制电路根据反馈信号同向调节频率并保持原边峰值电流 不变。本专利技术的目的还在于保护一种隔离式电压变换器恒流控制方法，该方法包 括经原边采样获取副边输出电压反馈信号；根据反馈信号调节系统频率和原 边峰值电流，当频率脉冲为高时触发开通原边开关器件，当原边电流达到原边 峰值电流触发关断原边开关器件。其中所述经原边采样通过一第三绕组。当所 述反馈信号小于一参考电压时，所述频率以较小的变化率和原边峰值电流同时 随反馈信号同向变化，当反馈信号大于所述参考电压时，所述频率随反馈信号 以较大的变化率线性变化而原边峰值电流不变。当所述反馈信号小于所述参考 电压时，所述峰值电流电压值的平方与所述频率之积与所述反馈信号比例保持 恒定。该专利技术通过第三绕组采用原边检测的方式，不需要光耦等器件，通过控制 频率和峰值电流实现恒流控制，简化了电路，降低了成本。附图说明图1为隔离式电压变换器工作状态示意图2为本专利技术的包含开关模块的隔离式电压变换器系统示意图； 图3为本专利技术开关模块电路的双模式恒流控制波形示意图；图4为本专利技术的开关模块电路示意图。 具体实施例方式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。基于规范描述和方便阅读的考虑，逐一定义本专利技术专利申请文件中出现的 术语如下本专利技术中的隔离式电压变换器包括直流-直流反激式变换器、交流_ 直流反激式变换器或其它类型的变换器。需要说明的是，上述术语仅作为指称 其意指的名称之一，因此凡意指与其相同或近似的名称均应视为其等价物。图2为隔离式电压变换器系统20示意图。该系统20包括原边绕组Ll，副 边绕组L2，第三绕组L3，含开关器件的开关模块21、由电阻R1、电阻R2组成 的反馈电路，二极管D1、电容C1组成的供电网络，由二极管D构成的副边整流 器，电感L与滤波电容Co。其中原边绕组L1、副边绕组L2、第三绕组L3耦合 在变压器T。开关模块21内部包含一开关器件和一控制电路。原边绕组L1 一端 连接输入电压Vin， 一端连接开关器件的漏极Drain。开关器件的源极Source 接地。开关模块21内的控制电路接收来自第三绕组L3的反馈电压FB,控制开 关器件的开通和关断。原边电路将直流信号通过开关器件的开通和关断转换成 脉冲信号，经过变压器T的转换并经副边电路二极管D的整流和由电感L与滤 波电容Co组成的滤波网络滤波输出电压信号Vo，以对充电器进行充电或对负载 进行供能。电压变换器系统20还可进一步包括一 AC-DC整流电路22，将AC信号经整 流网络和滤波网络进行整流和滤波，输出直流信号Vin，提供给原边绕组Ll。 开关模块21含有四个输入输出节点，分别为漏极节点Drain,源极节点Source, 反馈节点FB和电源输入节点Vcc。开关模块21在输出电压小于电压阈值Vth时， 采用恒流控制，调节输出电压Vo，输出恒定的电流Io。反馈节点FB接收来自 第三绕组L3的信号，控制开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离式电压变换器电路，包括：　隔离式电压变换器主电路，含原边绕组、与所述原边绕组连接的开关器件和副边绕组；　第三绕组，与所述原边绕组耦合；　控制电路，耦合到所述第三绕组获得反馈信号，控制所述开关器件的开通和关断，以控制 副边输出电流保持恒定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路环宇，李恩，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]