隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法技术

公开了隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件。该控制方法包括：基于开关变换器的输出电压检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。

【技术实现步骤摘要】
隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法
本专利技术涉及一种电子电路，尤其涉及隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法。
技术介绍
在传统的隔离型开关变换器中，如图1所示，常采用光电耦合器OP_CO和三端稳压器TL431将输出状态反馈至初级侧，以实现对输出电压Vout的调节。光电耦合器OP_CO中发光器件的一端通过电阻器R2耦接至输出电压Vout，另一端通过三端稳压器TL431耦接至次级参考地。光电耦合器OP_CO中光敏器件的一端通过电阻器R1耦接至电压Vr(例如2V)，另一端耦接至初级参考地。当进入轻载状态时，输出电压Vout增大，流过发光器件和光敏器件的电流Ip_sec、Ip_pri均增大，光敏器件与电阻器R1连接节点的电压Vbst减小。若检测到电压Vbst小于阈值Vth(例如1.25V)，开关变换器可以进入间歇工作模式，以降低开关损耗。然而，对于图1所示的开关变换器而言，其负载越轻，则电流Ip_sec和Ip_pri越大，功率损耗也越大，这无疑会对轻载效率、尤其是空载效率造成不利影响。
技术实现思路
根据本专利技术实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该控制方法包括：采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；根据参考信号与电压反馈信号之间的差值产生误差放大信号，并提供至发光器件的第二端；将误差放大信号与第一阈值电压进行比较；若误差放大信号小于第一阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开，使流过发光器件的电流为零；将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较；以及若电压反馈信号小于第二阈值电压，将误差放大信号重新提供至发光器件的第二端。根据本专利技术实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，该控制方法包括：检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。根据本专利技术实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，该控制方法包括：基于开关变换器的输出电压检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。根据本专利技术实施例的一种用于隔离型开关变换器的次级控制电路，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该次级控制电路包括：误差放大器，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参考信号，第二输入端接收代表开关变换器输出电压的电压反馈信号，误差放大器根据参考信号与电压反馈信号之间的差值，在输出端产生误差放大信号；晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中第一端耦接至发光器件的第二端，第二端耦接至误差放大器的输出端；第一比较器，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第一阈值电压，第二输入端耦接至误差放大器的输出端以接收误差放大信号，第一比较器将误差放大信号与第一阈值电压进行比较，在输出端产生第一比较信号；第二比较器，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第二阈值电压，第二输入端接收电压反馈信号，第二比较器将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较，在输出端产生第二比较信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至第一比较器的输出端，第二输入端耦接至第二比较器的输出端，输出端耦接至晶体管的控制端，逻辑电路基于第一比较信号和第二比较信号，在输出端产生开关控制信号。根据本专利技术实施例的一种隔离型开关变换器，包括：变压器，具有初级绕组和次级绕组；初级电路，耦接至初级绕组；整流电路，耦接至次级绕组，提供输出电压；光电耦合器，具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，其中发光器件的第一端耦接至输出电压；电压反馈电路，耦接至整流电路，产生代表输出电压的电压反馈信号；次级控制电路，耦接至发光器件的第二端和电压反馈电路，基于电压反馈信号检测开关变换器是否处于轻载状态，并在检测到开关变换器处于轻载状态时使流过发光器件的电流为零；零电流检测电路，耦接至光敏器件，检测流过光敏器件的电流是否为零，产生零电流检测信号；以及初级控制电路，耦接至零电流检测电路，基于零电流检测信号产生控制信号以控制初级电路，其中若流过光敏器件的电流为零，则初级电路停止工作。附图说明图1为现有的采用三端稳压器TL431的隔离型开关变换器的原理性框图；图2为根据本专利技术实施例的隔离型开关变换器100的原理性框图；图3～5分别为根据本专利技术实施例的次级控制电路50A～50C的电路原理图；图6和图7分别为根据本专利技术实施例的隔离型开关变换器100A、100B的电路原理图；图8为图7所示开关变换器100B的工作波形图。具体实施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。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。图2为根据本专利技术实施例的隔离型开关变换器100的原理性框图。该隔离型开关变换器100包括变压器T、光电耦合器OP_CO、输出电容器Cout、初级电路10、整流电路20、初级控制电路30、零电流检测电路40、次级控制电路50以及电压反馈电路60。变压器T具有初级绕组和次级绕组。初级电路10具有输入端和输出端，其中输入端接收输入电压Vin，输出端耦接至变压器T的初级绕组。整流电路20具有输入端和输出端，其中输入端耦接至次级绕组，输出端为负载提供输出电压Vout。隔离型开关变换器100可以采用诸如正激变换器、反激变换器或LLC谐振变换器等拓扑结构，其中的整流电路20可以为全波、半波或全桥整流电路。光电耦合器OP_CO具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，其中发光器件的第一端耦接至输出电压Vout(例如通过电阻器R2)。电压反馈电路60耦接至整流电路20的输出端，产生代表输出电压Vout的电压反馈信号Vfb。常见的电压反馈电路60如图2所示，包括由电阻器R3和R4组成的电阻分压器。次级控制电路50耦接至发光器件的第二端和电压反馈电路60，基于电压反馈信号Vfb控制流过发光器件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该控制方法包括：采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；根据参考信号与电压反馈信号之间的差值产生误差放大信号，并提供至发光器件的第二端；将误差放大信号与第一阈值电压进行比较；若误差放大信号小于第一阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开，使流过发光器件的电流为零；将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较；以及若电压反馈信号小于第二阈值电压，将误差放大信号重新提供至发光器件的第二端。

【技术特征摘要】
1.一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该控制方法包括：采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；根据参考信号与电压反馈信号之间的差值产生误差放大信号，并提供至发光器件的第二端；将误差放大信号与第一阈值电压进行比较；若误差放大信号小于第一阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开，使流过发光器件的电流为零；将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较；以及若电压反馈信号小于第二阈值电压，将误差放大信号重新提供至发光器件的第二端。2.如权利要求1所述的控制方法，还包括：检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作，否则根据流过光敏器件的电流调节初级电路中晶体管的开关频率或占空比。3.如权利要求1所述的控制方法，还包括：采样开关变换器的输出电流，并产生电流反馈信号；以及将电流反馈信号与第三阈值电压进行比较，并在电流反馈信号小于第三阈值电压且误差放大信号小于第一阈值电压时方可将误差放大信号从发光器件的第二端断开。4.如权利要求1所述的控制方法，还包括：将电压反馈信号与第四阈值电压进行比较；以及若电压反馈信号大于第四阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开。5.如权利要求1所述的控制方法，还包括：采样开关变换器的输出电流，并产生电流反馈信号；将电流反馈信号与第五阈值电压进行比较；以及若电流反馈信号增大至大于第五阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开。6.如权利要求5所述的控制方法，还包括：在电流反馈信号增大至大于第五阈值电压时开始计时；以及在计时时长达到预设时长后且电压反馈信号小于第二阈值电压时方可重新将误差放大信号提供至发光器件的第二端。7.如权利要求1所述的控制方法，还包括：对流过光敏器件的电流为零的时间进行计时；若计时时间超过时间阈值，则判断开关变换器处于故障状态。8.如权利要求1所述的控制方法，其中在开关变换器的软启动结束后，方可根据流过光敏器件的电流使初级电路停止工作。9.一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，该控制方法包括：基于开关变换器的输出电压检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。10.如权利要求9所述的控制方法，其中检测开关变换器是否处于轻载状态的步骤包括：采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；根据参考信号与电压反馈信号之间的差值产生误差放大信号；将误差放大信号与第一阈值电压进行比较；以及若误差放大信号小于第一阈值电压，则认为开关变换器处于轻载状态。11.如权利要求9所述的控制方法，还包括：采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较；以及当电压反馈信号减小至小于第二阈值电压时，使发光器件中流过与电压反馈信号相关的电流，并根据流过光敏器件的电流调节初级电路中晶体管的开关频率或占空比。12.如权利要求9所述的控制方法，还包括：检测开关变换器是否过压或过流；以及若开关变换器过压或过流，使流过发光器件的电流为零。13.一种用于隔离型开关变换器的次级控制电路，其中该隔离型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电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该次级控制电路包括：误差放大器，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参考信号，第二输入端接收代表开关变换器输出电压的电压反馈信号，误差放大器根据参考信号与电压反馈信号之间的差值，在输出端产生误差放大信号；晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林思聪，
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：浙江;33