一种隔离式电压变换电路和控制电路制造技术

公开了一种隔离式电压变换电路和控制电路。该隔离式电压变换电路包括储能元件、可控开关、反馈电路、控制模块和电压纹波控制电路。其中储能元件具有第三绕组用于感应隔离式电压变换电路的输出电压，反馈电路根据第三绕组的感应电压产生一个反馈信号代表输出电压信号，控制模块根据反馈信号控制可控开关的导通和关断切换。当电压变换电路轻载时，电压纹波控制电路检测输出电压的纹波，并将电压纹波信号和一阈值信号比较，当纹波信号大于阈值信号时，导通可控开关。该隔离式电压变换电路具有良好的动态性能，且功耗较小。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及隔离式电压变换电路，具体设及原边控制的隔离式电压变换电路 和控制电路。
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电路至关重 要的设计因素。 隔离式电压变换电路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。在传统的次级端调节的隔离型变换电路中，为了实现恒压和 /或恒流控制，常需要采样副边的电压和/或电流信号，并根据副边的电压和/或电流信号 进行反馈调节，控制原边开关管的导通和关断，进而调节副边的电压和/或电流。传统的次 级端调节的隔离式电压变换电路可W提供精确的电压、电流控制，但是其组件数目较多，采 样电阻增加功耗，同时由于变压器的隔离作用，通常在采样副边电流和/或电压信号时，常 需要昂贵的光禪器件将副边电流和/或电压信号进行采样并输出至原边控制电路。因此传 统的次级端调节的隔离式电压变换电路成本高昂，结构复杂。 如今，为了减小组件数目，避免使用光禪器件，降低电路的成本和复杂性，进而提 高效率，通常通过原边采样来获取隔离式电压变换电路输出电压和/或输出电流的大小。 具体地，通过采样原边峰值电流来计算副边输出电流的大小，W及通过变压器的 第=绕组感测输出电压的大小，并将获得的输出电流信号和输出电压信号送至控制电路进 行反馈控制。[000引图1所示为一个原边控制的隔离式电压变换电路50。如图所示，交流电压信号V通过一个整流桥和隔直电容后转换为一个直流电压信号Vdc。 直流电压信号Vdc经过一个反激变换电路进而转换为一个输出电压信号VauT。反 激变换电路包括一个变压器T和一个可控开关管4。变压器T包括原边绕组1，副边绕组2 W及第=绕组3。当可控开关4导通时，原边绕组1流过电流Ip,并存储能量；当可控开关 4关断时，副边绕组2将原边绕组存储的能量通过一个二极管传递给负载，此时该二极管流 过电流Is,此时第S绕组3上的电压Vt与输出电压VWT成正比。当流过与副边绕组2相连 的二极管的电流Is减小为零后，第S绕组3上的电压Vt为零。 隔离式电压变换电路50进一步包括一个反馈电路5,反馈电路5禪接变压器T的 的第S绕组3，当输出电压信号VwT升高，第S绕组上的感应电压VT也升高。感应电压VT经 过分压电阻分压，得到一个输出电压反馈信号Vw。 隔离式电压变换电路50进一步包括一个控制模块6,接收输出电压反馈信号Vw， 并根据接收输出电压反馈信号Vw输出一个控制信号CS至可控开关4的栅极，控制可控开 关4的导通和关断，进而调节输出电压VwT，使输出电压VauT恒定在一个期望值。 图2示出了根据隔离式电压变换电路50 -个实施例的工作波形图60。在图2示 出的实施例中，隔离式电压变换电路50的负载将经历额定负载、轻载和重载=个工作阶 段。其中，当隔离式电压变换电路50的负载为额定负载和重载等正常带载阶段时，其工作 在第一工作模式。当隔离式电压变换电路50的负载为轻载阶段时，其工作在第二工作模 式，其中，轻载阶段也包括空载。在图2所示的示例中，隔离式电压变换电路50的第一工 作模式为脉冲宽度调制（PulseWi化hMo化lation，PWM)模式，第二工作模式为跳周期模 式，即某些周期内控制可控开关4停止导通和关断切换。在其他一些示例中，隔离式电压变 换电路50的第一工作模式为PWM模式，第二工作模式为脉冲频率调制（Pulse化equency Mcxlulation，PFM)模式，即可控开关4导通和关断频率变低。在其他一些示例中，隔离式电 压变换电路50的第一工作模式可W为PFM模式，第二工作模式可W为跳周期模式。 如图所示，隔离式电压变换电路50的开关周期为T，在额定负载的工作阶段，其工 作在第一工作模式，占空比D的值为dl。在to时刻，可控开关4导通，原边电流Ip上升，第 ;绕组3的感应电压Vt等于，输出电压反馈信号Vw等于零，其中NP是第一绕组 1的应数，Nt是第S绕组3的应数。在tl时刻，可控开关4关断，副边电流IS下降，并经与 副边绕组2相连的二极管流向负载，此时，第S绕组3的感应电压Vt等于W，输出电 压反馈信号Vw等于，其中Ns是第二绕组2的应数，k为一比例系数，由反馈电 路5中的分压电阻值决定。在t2-t3期间，由于副边电流Is为零，输出电压反馈信号VW等 于零。同时，在t2-t3期间，隔离式电压变换电路50的负载由额定负载变为轻载，输出电压 VauT升高。在下一个可控开关4关断期间（t4-t5)，输出电压反馈信号Vp揀高，控制模块6 将调整隔离式电压变换电路50进入第二工作模式，即跳周期模式。可控开关4停止导通和 关断切换，第=绕组3不能感应输出电压VwT的大小，输出电压反馈信号Vw为零。在图2所 示实施例中，两个空白周期炬lanktime)只是示意性的，在实际工作中，可根据负载需要自 行设定空白周期的数量。如果在空白周期期间，负载发生变化，如图中所示负载在t6-t7期 间从轻载变为重载，输出电压VauT被拉低，而此时输出电压反馈信号VW依然为零，控制模块 6不能及时的从第二工作模式恢复到第一工作模式，因而不能根据负载的变化及时对输出 电压VauT进行调整。只有当空白周期结束W后，第S绕组3感应到输出电压VwT的值W后， 控制模块6才能根据输出电压反馈信号Vw对输出电压V。。了进行调节。如图所示，在巧-t9 时刻，输出电压反馈信号VpB变小，控制模块6通过在下一周期增大占空比D的值（从dl变 为d2)来拉高输出电压VauT的值。 也即是说，当隔离式电压变换电路50从轻载阶段恢复到正常带载的阶段，由于第 S绕组3感测的输出电压反馈信号Vw延后，隔离式电压变换电路50不能及时从第二工作 模式恢复到第一工作模式，因而动态响应缓慢，效率低。 在其他一些示例中，隔离式电压变换电路50在正常带载阶段和轻载阶段只有一 个工作模式。当隔离式电压变换电路50进入轻载阶段，可控开关4的导通和关断时间极为 有限，因而也会造成如上所述的第S绕组3不能及时的感测输出电压信号VwT。隔离式电压 变换电路50依然会造成动态响应缓慢、效率低下等后果。 同时，本领域技术人员能够理解，该里示意的反激变换电路只是示意型的，在其他 的隔离式拓扑结构中，比如正激变换电路，隔离桥式变换电路等，采用第=绕组的原边控制 方法和电路也同样存在相同的问题。因此，需要考虑在原边采样控制电路中，如何提高变换 电路的动态响应速度和效率。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，提出了一种原边控制的隔离式电压变换电路 和控制电路。 本技术一方面提供了一种隔离式电压变换电路，包括：储能元件，用于储存能 量，具有原边绕组，副边绕组和第S绕组，其中所述第S绕组用于感应所述电压变换电路的 一输出电压，并产生一输出电压感应信号；可控开关，电禪接至所述储能元件，通过所述可 控开关的导通和关断切换在所述储能元件中存储和释放能量，进而将一输入电压转换为所 述输出电压；反馈电路，包括电压反馈电路具有输入端和输出端，所述电压反馈电路的输入 端接收所述输出电压感应信号，并在所述电压反馈电路的输出端提供一个输出电压反馈信 号表征所述输出电压；控制模块，接收所述输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离式电压变换电路，包括：储能元件，用于储存能量，具有原边绕组，副边绕组和第三绕组，其特征在于，所述第三绕组用于感应所述电压变换电路的一输出电压，并产生一输出电压感应信号；可控开关，电耦接至所述储能元件，通过所述可控开关的导通和关断切换在所述储能元件中存储和释放能量，进而将一输入电压转换为所述输出电压；反馈电路，包括电压反馈电路具有输入端和输出端，所述电压反馈电路的输入端接收所述输出电压感应信号，并在所述电压反馈电路的输出端提供一个输出电压反馈信号表征所述输出电压；控制模块，接收所述输出电压反馈信号，并根据所述输出电压反馈信号产生第一控制信号，以及根据所述输出电压反馈信号判定所述电压变换电路是轻载或正常带载，其中，当所述输出电压反馈信号小于期望值时，所述第一控制信号有效；电压纹波控制电路，当所述电压变换电路轻载时，所述电压纹波控制电路检测输出电压的纹波，并将电压纹波信号和第一阈值信号比较，产生一个第二控制信号；其中，当所述纹波信号大于所述第一阈值信号时，所述第二控制信号有效；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收所述第一控制信号，所述第二输入端接收所述第二控制信号，所述逻辑电路对所述第一控制信号和所述第二控制信号进行逻辑运算，并在输出端提供一个第三控制信号用于控制所述可控开关的导通和关断切换；其中，当所述第一控制信号和所述第二控制信号任意一个信号有效时，所述第三控制信号导通所述可控开关。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伊珂，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51