反激式转换器的操作方法、反激式转换器及其次级侧控制器技术

技术编号:19938050 阅读:27 留言:0更新日期:2018-12-29 06:20
本发明专利技术公开了反激式转换器的操作方法、反激式转换器及其次级侧控制器。反激式转换器包括连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关和连接至变压器的次级侧绕组的次级侧开关。通过以下来操作反激式转换器:控制初级侧开关,以在初级侧开关的导通时段期间将能量存储在变压器中;与切断初级侧开关同步地接通次级侧开关,以将能量从变压器传递至次级侧;基于当初级侧开关导通时在次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定次级侧开关的关断时间;当确定次级侧开关的关断时间时,考虑反射输入电压的稳定时间,使得稳定时间对关断时间具有少许影响或者没有影响,并且基于关断时间来切断次级侧开关。

【技术实现步骤摘要】
反激式转换器的操作方法、反激式转换器及其次级侧控制器
本申请涉及反激式转换器,特别涉及用于反激式转换器的同步整流控制。
技术介绍
反激式转换器是基于基本降压-升压拓扑的变压器隔离转换器。在反激式转换器中,开关与变压器初级侧串联连接。变压器用于在初级侧开关的导通时段期间存储能量,并且提供输入电压源与输出电压之间的隔离。在稳定工作状态下,当初级侧开关在时段TON内导通时,在TON时段期间,次级侧上的二极管变为反向偏置,变压器表现为电感器。该电感器的值等于变压器初级侧磁化电感LM,以及所存储的来自输入电压源的磁化能量。同样地,初级侧变压器中的电流(磁化电流IM)从初始值线性上升到峰值。随着次级侧上的二极管变为反向偏置,从次级侧上的输出电容器提供负载电流。理想地,输出电容器值足够大,以在时间段TON内提供负载电流,其中输出电压具有最大的特定下降。为了提高系统效率,反激式转换器通常使用同步整流(SR)控制器和次级侧SR功率MOSFET。次级侧SR功率MOSFET与初级侧功率MOSFET同步地导通和关断。一些常规的次级侧控制器具有用于电压感测的SR感测引脚,以关断次级侧上的SR功率MOSFET,并且其具有非常高的击穿电压要求(例如,高达120V或甚至更高),因此用于实现次级侧控制器的芯片技术必须支持非常高的电压。SR感测引脚用于电压感测,其具有非常低的负阈值电压比较要求(例如,大约-10mV,具有10uV准确度),这在标准芯片技术中很难实现。其他常规的次级侧控制器不要求控制器的高电压技术,也不需要与用于检测何时关断次级侧SR功率MOSFET的非常低的负阈值电压进行比较。然而,特别是对于高频和高输入线情况,这些控制器遭受稳定时间(settlingtime)变化,这导致对来自变压器的次级侧的反射输入电压的测量出现一些误差。这种变化极大地影响次级侧SR功率MOSFET的导通定时的计算。SR导通时间计算中的误差是有问题的,并且导致低效操作。因此,常规次级侧控制器被设计用于在相对窄的操作范围内进行操作的应用。因此需要改进的次级侧控制器和SR控制技术。
技术实现思路
根据一种操作反激式转换器的方法的实施方式,该反激式转换器具有连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关和连接至所述变压器的次级侧绕组的次级侧开关,所述方法包括:控制所述初级侧开关,以在所述初级侧开关的导通时段期间将能量存储在所述变压器中;与切断所述初级侧开关同步地接通所述次级侧开关,以将能量从所述变压器传递至所述次级侧;基于当所述初级侧开关导通时在所述次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定所述次级侧开关的关断时间;当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间,使得所述稳定时间对所述关断时间具有少许影响或没有影响;以及基于所述关断时间来切断所述次级侧开关。根据反激式转换器的实施方式,反激式转换器包括:连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关;连接至所述变压器的次级侧绕组的次级侧开关;初级侧控制器,其能够操作成:控制所述初级侧开关以在所述初级侧开关的导通时段期间将能量存储在所述变压器中;以及次级侧控制器。所述次级侧控制器能够操作成:与切断所述初级侧开关同步地接通所述次级侧开关,以将能量从所述变压器传递至所述次级侧;基于当所述初级侧开关导通时在所述次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定所述次级侧开关的关断时间;当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间,使得所述稳定时间对所述关断时间具有少许影响或者没有影响;以及基于所述关断时间来切断所述次级侧开关。根据用于反激式转换器的次级侧控制器的实施方式,所述反激式转换器具有连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关和连接至变压器的次级侧绕组的次级侧开关,所述次级侧控制器包括电路,所述电路能够操作成:与切断所述初级侧开关同步地接通所述次级侧开关,以将能量从所述变压器传递至所述次级侧;基于当所述初级侧开关导通时在所述次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定所述次级侧开关的关断时间;当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间,使得所述稳定时间对所述关断时间具有少许影响或者没有影响;以及基于所述关断时间来切断所述次级侧开关。本领域技术人员在阅读下面的详细描述以及在查看附图时将认识到其他的特征和优点。附图说明附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记表示相应的类似部件。各种示出的实施方式的特征可以被组合,除非它们彼此排斥。实施方式在附图中被描绘并且在下面的描述中被详述。图1示出了具有补偿的次级侧SR开关控制的反激式转换器的实施方式的框图;图2示出了补偿的次级侧SR开关控制技术的波形图;图3示出了补偿的次级侧SR开关控制技术的基于模拟的实施方式的电路图;图4至图6示出了由补偿的次级侧SR开关控制技术处理的不同情况;图7示出了补偿的次级侧SR开关控制技术的实施方式的流程图;以及图8示出了补偿的次级侧SR开关控制技术的基于数字的实施方式的电路图。具体实施方式本文中描述的实施方式对反激式转换器的初级侧开关的稳定时间部分进行补偿,并且使用该补偿来调整次级侧SR开关的导通时间段。在一些实施方式中,先前或当前的采样输入电压信息用于修改次级侧SR开关的导通时间段。在其他实施方式中,从先前的切换周期(稳定电压)获得正确的输入电压信息,并且基于该信息针对下一个周期来优化次级侧上的SR开关的关断时间。通常,初级侧开关被控制成:在初级侧开关的导通时段期间,将能量存储在回扫变压器中。与切断初级侧开关同步地切换次级侧开关,以将来自变压器的能量传递至反激式转换器的次级侧。在次级侧开关的导通时间段结束时发生的次级侧开关的关断时间基于当初级侧开关导通时在反激式转换器的次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定。在确定次级侧开关的关断时间时,考虑反射输入电压的稳定时间,使得稳定时间对关断时间具有少许影响或者没有影响。次级侧开关基于(补偿的)关断时间来关断。图1示出了反激式转换器的实施方式,该反激式转换器包括连接至变压器100的初级侧绕组Wp的初级侧开关Q1、连接至变压器100的次级侧绕组Ws的次级侧开关Q2和初级侧控制器102,该初级侧控制器102可操作成:在初级侧开关Q1的导通时段期间控制初级侧开关Q1以将能量存储在变压器100中。在图1中,初级侧开关Q1和次级侧开关Q2被示出为具有集成的二极管的功率MOSFET。然而,任何合适的功率晶体管都可以用于初级侧开关Q1和次级侧开关Q2,例如但不限于功率MOSFET、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HEMT(高电子迁移率晶体管)等。初级侧控制器102控制初级侧开关Q1的切换,该初级侧控制器102基于输入电压Vin、通过初级侧开关Q1的电流IQ1、由耦接至反激式转换器的初级侧上的辅助绕组(为了便于说明而未示出)的电阻分压器(为了便于说明而未示出)产生的过零点检测电压来生成信号Q1CTRL。反激式转换器的初级侧开关的切换控制在本领域中是公知的,因此没有提供关于初级侧开关Q1的切换控制的进一步说明。反激式转换器还包括用于对连接至回扫变压器100的次级侧绕组Ws的次级侧开关Q2进行控制的次级侧控制器104。次级侧控制器104与切断初级侧开关Q1同步地接通次级侧开关Q2,以将来自变压器100的本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种操作反激式转换器的方法,所述反激式转换器具有连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关和连接至所述变压器的次级侧绕组的次级侧开关,所述方法包括:控制所述初级侧开关,以在所述初级侧开关的导通时段期间将能量存储在所述变压器中;与切断所述初级侧开关同步地接通所述次级侧开关,以将能量从所述变压器传递至所述次级侧;基于当所述初级侧开关导通时在所述次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定所述次级侧开关的关断时间;当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间,使得所述稳定时间对所述关断时间具有少许影响或没有影响;以及基于所述关断时间来切断所述次级侧开关。

【技术特征摘要】
2017.06.20 US 15/627,5791.一种操作反激式转换器的方法,所述反激式转换器具有连接至变压器的初级侧绕组的初级侧开关和连接至所述变压器的次级侧绕组的次级侧开关,所述方法包括:控制所述初级侧开关,以在所述初级侧开关的导通时段期间将能量存储在所述变压器中;与切断所述初级侧开关同步地接通所述次级侧开关,以将能量从所述变压器传递至所述次级侧;基于当所述初级侧开关导通时在所述次级侧绕组处测量的反射输入电压来确定所述次级侧开关的关断时间;当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间,使得所述稳定时间对所述关断时间具有少许影响或没有影响;以及基于所述关断时间来切断所述次级侧开关。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述反激式转换器包括电流源和电流吸收器,所述电流源被配置成当所述初级侧开关导通时提供用于对所述次级侧上的电容器充电的充电电流,所述电流吸收器被配置成当所述次级侧开关导通时吸收所述电容器放电的放电电流,并且其中,当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间包括:通过误差电流来调整所述次级侧开关的当前切换周期的放电电流,所述误差电流基于针对所述次级侧开关的先前切换周期而确定的关断时间与针对所述次级侧开关计算的最大关断时间的比较。3.根据权利要求2所述的方法,其中,基于所述关断时间来切断所述次级侧开关包括:当所述电容器两端的电压降低到第一参考值时,切断所述次级侧开关。4.根据权利要求2所述的方法,其中,基于在所述先前切换周期期间在经过所述稳定时间之后在稳定状态下测量的反射输入电压来调整所述次级侧开关的当前切换周期的放电电流,包括:将针对所述次级侧开关的先前切换周期而确定的关断时间与针对所述次级侧开关计算的最大关断时间进行比较;以及如果针对所述先前切换周期确定的关断时间小于所述最大关断时间,则减小所述次级侧开关的当前切换周期的误差电流。5.根据权利要求2所述的方法,其中,基于在所述先前切换周期期间在经过所述稳定时间之后在稳定状态下测量的反射输入电压来调整所述次级侧开关的当前切换周期的放电电流,包括:将针对所述次级侧开关的先前切换周期而确定的关断时间与针对所述次级侧开关计算的最大关断时间进行比较;以及如果针对所述先前切换周期确定的关断时间大于所述最大关断时间,则增加所述次级侧开关的当前切换周期的误差电流。6.根据权利要求2所述的方法,其中,基于在所述先前切换周期期间在经过所述稳定时间之后在稳定状态下测量的反射输入电压来调整所述次级侧开关的当前切换周期的放电电流,包括:将针对所述次级侧开关的先前切换周期而确定的关断时间与针对所述次级侧开关计算的最大关断时间进行比较;以及如果针对所述先前切换周期确定的关断时间与所述最大关断时间相同,则将所述次级侧开关的当前切换周期的误差电流保持为与所述先前切换周期的误差电流相同。7.根据权利要求2所述的方法,其中,基于在所述先前切换周期期间在经过所述稳定时间之后在稳定状态下测量的反射输入电压来调整所述次级侧开关的当前切换周期的放电电流,包括:在所述次级侧开关的先前切换周期期间对所述反射输入电压的值进行采样,并且保持在稳定状态下采样的值中的一个值;以及使用在所述次级侧开关的先前切换周期期间在稳定状态下采样的反射输入电压的值来确定所述次级侧开关在所述次级侧开关的先前切换周期的关断时间。8.根据权利要求1所述的方法,其中,当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间包括:在所述次级侧开关的先前切换周期期间对所述反射输入电压的值进行采样,并且保持在所述反射输入电压的稳定状态下采样的值中的一个值;以及使用在所述次级侧开关的先前切换周期期间在稳定状态下采样的反射输入电压的值来确定所述次级侧开关在所述次级侧开关的当前切换周期的关断时间。9.根据权利要求1所述的方法,其中,当确定所述次级侧开关的关断时间时考虑所述反射输入电压的稳定时间包括:在所述次级侧开关的当前切换周期期间对所述反射输入电压的值进行采样,并且保持在所述反射输入电压的稳定状态下采样的值中的一个值;以及使用在所述次级侧开关的当前切换周期期间在稳定状态下采样的反射输入电压的值来确定所述次级侧开关在所述当前切换周期的关断时间。10.根据权利要求9所述的方法,其中,使用在所述次级侧开关的当前切换周期期间在稳定状态下采样的反射输入电压的值来确定所述次级侧开关在所述当前切换周期的关断时间包括:使用所述初级侧开关的估计的导通时间作为表中的查找值,以识别用于产生所述次级侧...

【专利技术属性】
技术研发人员:弓小武马克·法伦坎普安东尼·桑德斯
申请(专利权)人:英飞凌科技奥地利有限公司
类型:发明
国别省市:奥地利,AT

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1