反激式开关电源及其控制方法技术

本发明专利技术提供反激式开关电源及其控制方法，电源包括原边部分及副边部分，反激式开关电源具有分别对应反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；根据反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数；将状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据状态转换参数分别确定待转换的第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量，多个工作状态平滑切换，输出频率均匀稳定，降低了系统音频噪声并提高整体效率，也降低了系统实现的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利申请涉及开关电源
，特别是涉及反激式开关电源及其控制方法。
技术介绍
AC-DC充电器在手机、平板等领域有着广泛的应用，一般均采用反激式拓扑实现，大体上分为带光耦隔离的副边反馈结构和通过变压器原边反馈隔离的反激(flyback)结构。目前的充电器从节约成本考虑，一般均采用原边反馈的方式，副边没有任何检测端。传统的AC-DC充电器采用模拟控制芯片，当负载较重时采用PWM工作方式，当负载较轻时进入PSM(脉冲跳跃调制)或burst工作模式。由于PSM或burst模式的频率不好控制，往往会工作在低于20k的音频工作范围，所以一般都在极轻载下才会进入，这就使得中低负载下的频率降不下来而影响整体电源的效率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供反激式开关电源及其控制方法，解决上述现有技术中反激式开关电源工作状态切换时频率难以控制的问题，大大提升电源效率。为达到上述或其他目的，本专利申请提供一种反激式开关电源，包括原边部分及副边部分，所述反激式开关电源具有分别对应所述反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，所述多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；所述反激式开关电源包括：设于所述原边部分的控制器，用于根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数，并将所述状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据所述状态转换参数确定第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量。可选的，所述第一类工作状态包括：对应重负载情况的PWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值；所述第二类工作状态包括：对应中负载情况的PFM工作状态，其控制量为开关频率。可选的，所述第一类工作状态包括：对应轻负载的DPWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值。可选的，所述第二类工作状态包括：对应极轻负载情况的DPFM工作状态，其控制量为所述开关频率。可选的，所述控制器根据一预定值同所述反馈量的差值来生成所述状态转换参数。可选的，所述控制器为PID控制器。可选的，所述反激式开关电源在第二类工作状态输出功率的计算公式在以开关频率为纵轴且状态转换参数为横轴的坐标平面内为曲线，所述控制器通过直线或折线拟合该曲线以计算相关参数。为达到上述或其他目的，本专利申请提供一种反激式开关电源控制方法，所述反激式开关电源包括原边部分及副边部分，所述反激式开关电源具有分别对应所述反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，所述多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；所述方法包括：根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数；将所述状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据所述状态转换参数分别确定待转换的第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量。可选的，所述第一类工作状态包括：对应重负载情况的PWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值；所述第二类工作状态包括：对应中负载情况的PFM工作状态，其控制量为开关频率。可选的，所述第一类工作状态包括：对应轻负载的DPWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值。可选的，所述第二类工作状态包括：对应极轻负载情况的DPFM工作状态，其控制量为所述开关频率。可选的，所述根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数，包括：根据一预定值同所述反馈量的差值来生成所述状态转换参数。可选的，所述反激式开关电源在第二类工作状态输出功率的计算公式在以开关频率为纵轴且状态转换参数为横轴的坐标平面内为曲线，所述方法包括：通过直线或折线拟合该曲线以计算相关参数。如上所述，本专利申请提供一种反激式开关电源及其控制方法，所述反激式开关电源包括原边部分及副边部分，所述反激式开关电源具有分别对应所述反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，所述多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状
态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数；将所述状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据所述状态转换参数分别确定待转换的第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量，实现多个工作状态平滑切换，输出频率均匀稳定，从而降低了系统的音频噪声并提高了系统的整体效率，同时也降低了系统实现的复杂度。附图说明图1显示为本专利申请一实施例中反激式开关电源的电路结构示意图。图2显示为本专利申请一实施例中得到状态转换参数的原理示意图。图3显示为本专利申请一实施例中工作状态转换的原理示意图。图4显示为本专利申请一实施例中PFM工作状态下参数计算的优化方式示意图。图5显示为本专利申请一实施例中DPFM工作状态下参数计算的优化方式示意图。图6显示为本专利申请一实施例中反激式开关电源控制方法的流程示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，图示中展示的是AC-DC即交流转直流的反激式开关电源的示例电路图，反激式开关电源包括原边部分(即绕组L1所在部分)及副边部分(即绕组L2所在部分)，而在原边部分设有反馈(flyback)的控制器，所述原边部分还可包含有辅边部分(即绕组L3所在部分)，反激式开关电源对应不同的负载可具有多种工作状态：采用脉冲宽度调制技术的第一类工作状态：例如对应重负载的PWM(脉冲宽度调制)工作状态、及对应轻负载的DPWM(深度脉冲宽度调制)工作状态等；采用脉冲频率调制技术的第二类工作状态：例如对应中等负载的PFM(脉冲频率调制)工作状态、及对应极轻负载的DPFM(深度脉冲频率调制)等，需说明的是，图1仅为示例性展示的一种开关电源电路图，并非用以限制本申请的开关电源，本申请的开关电源还可例如为DC-DC转换等皆可；另外，所述负载的重、中、轻及极轻是相对而言的，并非是限定于绝对值，其比例设定均可自行设定或根据现有标准设定。在工作状态转换中，常见的是根据输出功率占总功率的比例来判断：例如前述的重、中、轻、极轻等，由于该比例可根据现有技术加以变化，因此此处不再举例；而本申请的改进则在于通过一个状态转换参数来实现各个工作状态间的转换并据以获取所要转换状态的控制量，请一并参阅图2展示，所述控制器优选为PID(比例积分微分)控制器，Vref是开关电源控制器预先给定的控制量，Vout是开关电源的输出电压，k是和开关电源的辅副边变比及原边采样电阻Rfb1和Rfb2相关的总的采样比例，按该采样比例采样输出电压Vout本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反激式开关电源，包括原边部分及副边部分，其特征在于，所述反激式开关电源具有分别对应所述反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，所述多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；所述反激式开关电源包括：设于所述原边部分的控制器，用于根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数，并将所述状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据所述状态转换参数确定第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量。

【技术特征摘要】
1.一种反激式开关电源，包括原边部分及副边部分，其特征在于，所述反激式开关电源具有分别对应所述反激式开关电源不同轻重程度负载情况的多个工作状态，所述多个工作状态包括采用脉冲宽度调制方式的第一类工作状态、以及采用脉冲频率调制方式的第二类工作状态；所述反激式开关电源包括：设于所述原边部分的控制器，用于根据所述反激式开关电源输出电压的反馈量来获取状态转换参数，并将所述状态转换参数与不同的预设值的比较结果作为第一类工作状态和第二类工作状态间转换的判断依据，并根据工作状态间转换过程中的能量守恒而根据所述状态转换参数确定第一类工作状态或第二类工作状态下的控制量。2.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于，所述第一类工作状态包括：对应重负载情况的PWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值；所述第二类工作状态包括：对应中负载情况的PFM工作状态，其控制量为开关频率。3.根据权利要求2所述的反激式开关电源，其特征在于，所述第一类工作状态包括：对应轻负载的DPWM工作状态，其控制量为原边电流采样的电压峰值。4.根据权利要求3所述的反激式开关电源，其特征在于，所述第二类工作状态包括：对应极轻负载情况的DPFM工作状态，其控制量为所述开关频率。5.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于，所述控制器根据一预定值同所述反馈量的差值来生成所述状态转换参数。6.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于，所述控制器为PID控制器。7.根据权利要求1所述的反激式开关电源，其特征在于，所述反激式开关电源在第二类工作状态输出功率的计算公式在以开关频率为纵轴且状态转换参数为横轴的坐标平面内为曲线，所述控制器通过直线或折线拟合该曲线以计算相关参数。8.一种反激式开关电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，施乐宁，胡如波，
申请(专利权)人：福州瑞芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35