反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法技术

本申请公开了反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法。所述反激式变换器采用主开关管为变压器提供电能，以及采用辅助开关管提供所述变压器的漏感能量的释放路径，其中，所述有源箝位控制电路控制所述主开关管和所述辅助开关管的导通状态，使得所述辅助开关管在至少一个开关周期中导通第一时间段，所述主开关管在每个开关周期中导通第二时间段，所述第一时间段和所述第二时间段是所述开关周期中互不重叠的时间段。该有源箝位控制电路根据主开关管的电感电流峰值控制辅助开关管的导通时间，以充分吸收变压器的漏感能量且减小辅助开关管的损耗。

Flyback converter and its active clamp control circuit and active clamping control method

This application discloses the flyback converter and its active clamp control circuit and active clamping control method. The flyback converter with the main switch to provide electricity for the transformer, and the auxiliary switch energy leakage inductance of the transformer to provide the release path, among them, the active clamp control circuit controls the main switch and the auxiliary switch state, so that the auxiliary switch on at least one switching cycle conducting the first period of time, the main switch tube conduction cycle second time switch in each of the first period and the second period is the time of the switching period do not overlap each other. The active clamp control circuit controls the conduction time of the auxiliary switch tube according to the peak value of the inductance current of the main switch tube, so as to fully absorb the leakage inductance energy of the transformer and reduce the loss of the auxiliary switch tube.

【技术实现步骤摘要】
反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法
本专利技术涉及电力电子技术，更具体地，涉及反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法。
技术介绍
反激式变换器是在开关管导通时在变压器中储存能量，在开关管关断时将变压器中储存的能量输送到负载的功率变换器。变压器是反激变换器中存储能量和输送能量的主要部件。在开关管关断时，由于变压器原边绕组漏感的存在将产生尖刺电压。在一种改进的反激式变换器中，采用箝位控制方式吸收尖刺电压。该反激式变换器包括与变压器的原边绕组连接的主开关管和辅助开关管。主开关管和辅助开关管以互补方式交替导通和关断。在主开关管关断期间，辅助开关管导通，从而形成附加的吸收电路，以吸收原边绕组的漏感中储存的能量，因而可以抑制尖刺电压的产生。尽管箝位控制可以吸收尖刺电压，但吸收电路消耗的能量也使得反激式变换器的效率降低。由于主开关管和辅助开关管以互补方式交替导通和关断，在轻载时，由于激磁感电流一直续流，因此循环能量大，且变压器副边绕组相连接的二极管的电流峰值大，二极管损耗大。因此，反激式变换器的箝位控制方式导致轻载损耗大，无法满足能耗标准要求。在进一步改进的反激式变换器中，主开关管和辅助开关管不以互补方式交替导通和关断，而是在主开关管导通之前，辅助开关管仅仅导通一段固定的时间。该控制方式减少了辅助开关管的导通时，从而减小了轻载状态下的损耗。然而，由于辅助开关管的导通时间为固定时间，因此，在负载减轻至一定值时，辅助开关管的导通期间环流大，从而导致辅助开关管自身的损耗大。在开关频率高时，辅助开关管的损耗更加明显，从而不利于反激式变换器的高频化。因此，期望进一步在采用箝位控制的反激式变换器中减小辅助开关管的损耗和实现高频化。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新型的反激式变换器及其有源箝位控制电路和有源箝位控制方法，其中根据主开关管的电感电流峰值控制辅助开关管的导通时间，以减小辅助开关管的损耗。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于反激式变换器的有源箝位控制电路，所述反激式变换器采用主开关管为变压器提供电能，以及采用辅助开关管提供所述变压器的漏感能量的释放路径，其中，所述有源箝位控制电路控制所述主开关管和所述辅助开关管的导通状态，使得所述辅助开关管在至少一个开关周期中导通第一时间段，所述主开关管在每个开关周期中导通第二时间段，所述第一时间段和所述第二时间段是所述开关周期中互不重叠的时间段，所述有源箝位控制电路将流经所述主开关管的电感电流峰值与第一阈值进行比较，在所述电感电流峰值大于等于所述第一阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得所述第一时间段与所述电感电流峰值成正比。优选地，所述有源箝位控制电路将所述电感电流峰值与第二阈值进行比较，所述第一阈值大于所述第二阈值，在所述电感电流峰值大于等于所述第二阈值且小于所述第一阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得所述第一时间段为恒定时间，在所述电感电流峰值小于所述第二阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得间隔多个开关周期将所述辅助开关管导通固定时间，在所述多个开关周期中维持所述辅助开关管的关断状态。优选地，所述有源箝位控制电路包括用于为所述辅助开关管提供第一驱动信号的第一模块，所述第一模块包括：第一置位信号产生电路，用于根据第一脉宽调制信号产生第一置位信号；第一复位信号产生电路，用于根据所述电感电流峰值的检测信号产生第一复位信号；第一逻辑电路，用于根据所述第一置位信号和所述第一复位信号产生所述第一脉宽调制信号；以及第一驱动电路，用于根据所述第一脉宽调制信号产生所述第一驱动信号，其中，所述第一置位信号和所述第一复位信号分别用于表征所述辅助开关管在所述开关周期中的导通时刻和关断时刻，所述第一时间段为所述辅助开关管在相应的开关周期中位于连续的导通时刻和关断时刻之间的时间段，所述第一模块根据所述电感电流峰值调节所述第一时间段。优选地，所述第一复位信号产生电路包括：计时电路，用于根据所述电感电流峰值产生计时信号；以及第一单脉冲发生电路，用于根据所述计时信号产生所述第一复位信号。优选地，所述计时电路包括：第一比较器，所述第一比较器包括同相输入端和反相输入端；以及并联连接在所述第一比较器的同相输入端和地之间的电流源、第一电容和第一开关，其中，所述第一比较器的反相输入端接收用于与所述电感电流峰值相对应的控制信号，所述第一脉宽调制信号的反相信号控制所述第一开关的导通状态，使得在所述辅助开关管的导通阶段，所述电流源对所述第一电容充电，在所述辅助开关管的关断阶段，所述第一电容经由所述第一开关放电，所述第一比较器将所述第一电容两端的第一电压与控制信号进行比较，从而在所述第一电压升高至所述控制信号的数值时跳变，从而产生所述计时信号。优选地，所述计时电路还包括：箝位电路，在所述电感电流峰值的控制信号小于参考电压时，将所述电感电流峰值箝位于所述参考电压。优选地，所述箝位电路包括：第三比较器，所述第三比较器连接成电压跟随器，并且所述第三比较器的同相输入端接收所述电感电流峰值的控制信号，输出端连接至所述第一比较器的反相输入端；第四比较器，所述第四比较器的反相输入端连接至所述第一比较器的反相输入端，同相输入端接收所述参考电压；以及箝位开关管，所述箝位开关管的控制端连接至所述第四比较器的输出端，第一端连接至所述第一比较器的反相输入端，第二端连接至自身的同相输入端，其中，在所述电感电流峰值的控制信号大于等于参考电压时，所述箝位开关管断开，在所述电感电流峰值的控制信号小于参考电压时，所述箝位开关管导通。优选地，所述有源箝位控制电路包括用于为所述主开关管提供第二驱动信号的第二模块，所述第二模块包括：第二置位信号产生电路，用于根据第一脉宽调制信号的反相信号产生第二置位信号；第二复位信号产生电路，用于根据所述电感电流的检测信号和所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生第二复位信号；第二逻辑电路，用于根据所述第二置位信号和所述第二复位信号产生所述第二脉宽调制信号；以及第二驱动电路，用于根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号，其中，所述第二置位信号和所述第二复位信号分别用于表征所述主开关管在所述开关周期中的导通时刻和关断时刻，所述第二时间段为所述主开关管在相应的开关周期中位于连续的导通时刻和关断时刻之间的时间段，所述第二模块在所述电感电流升高至电流参考值时产生触发信号，从而控制所述第二时间段。优选地，所述第二复位信号产生电路包括：峰值检测电路，根据所述电感电流的检测信号和所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生所述触发信号；以及第二单脉冲发生电路，用于根据所述触发信号产生所述第二复位信号。优选地，所述峰值检测电路包括：峰值电流设置电路，用于根据所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生电流参考信号，以设置电流参考值；上升沿消隐电路，用于对所述电感电流的检测信号延迟预定的消隐时间；以及第二比较器，用于将所述电感电流的检测信号与所述电流参考信号进行比较，从而在所述电感电流升高至所述电流参考值时跳变，从而产生所述触发信号。优选地，所述第二复位信号产生电路包括延迟电路，用于对第一脉宽调制信号的反相信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于反激式变换器的有源箝位控制电路，所述反激式变换器采用主开关管为变压器提供电能，以及采用辅助开关管提供所述变压器的漏感能量的释放路径，其中，所述有源箝位控制电路控制所述主开关管和所述辅助开关管的导通状态，使得所述辅助开关管在至少一个开关周期中导通第一时间段，所述主开关管在每个开关周期中导通第二时间段，所述第一时间段和所述第二时间段是所述开关周期中互不重叠的时间段，所述有源箝位控制电路将流经所述主开关管的电感电流峰值与第一阈值进行比较，在所述电感电流峰值大于等于所述第一阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得所述第一时间段与所述电感电流峰值成正比。

【技术特征摘要】
1.一种用于反激式变换器的有源箝位控制电路，所述反激式变换器采用主开关管为变压器提供电能，以及采用辅助开关管提供所述变压器的漏感能量的释放路径，其中，所述有源箝位控制电路控制所述主开关管和所述辅助开关管的导通状态，使得所述辅助开关管在至少一个开关周期中导通第一时间段，所述主开关管在每个开关周期中导通第二时间段，所述第一时间段和所述第二时间段是所述开关周期中互不重叠的时间段，所述有源箝位控制电路将流经所述主开关管的电感电流峰值与第一阈值进行比较，在所述电感电流峰值大于等于所述第一阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得所述第一时间段与所述电感电流峰值成正比。2.根据权利要求1所述的有源箝位控制电路，其中，所述有源箝位控制电路将所述电感电流峰值与第二阈值进行比较，所述第一阈值大于所述第二阈值，在所述电感电流峰值大于等于所述第二阈值且小于所述第一阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得所述第一时间段为恒定时间，在所述电感电流峰值小于所述第二阈值时，所述有源箝位控制电路调节所述辅助开关管的第一时间段，使得间隔多个开关周期将所述辅助开关管导通固定时间，在所述多个开关周期中维持所述辅助开关管的关断状态。3.根据权利要求1所述的有源箝位控制电路，其中，所述有源箝位控制电路包括用于为所述辅助开关管提供第一驱动信号的第一模块，所述第一模块包括：第一置位信号产生电路，用于根据第一脉宽调制信号产生第一置位信号；第一复位信号产生电路，用于根据所述电感电流峰值的检测信号产生第一复位信号；第一逻辑电路，用于根据所述第一置位信号和所述第一复位信号产生所述第一脉宽调制信号；以及第一驱动电路，用于根据所述第一脉宽调制信号产生所述第一驱动信号，其中，所述第一置位信号和所述第一复位信号分别用于表征所述辅助开关管在所述开关周期中的导通时刻和关断时刻，所述第一时间段为所述辅助开关管在相应的开关周期中位于连续的导通时刻和关断时刻之间的时间段，所述第一模块根据所述电感电流峰值调节所述第一时间段。4.根据权利要求3所述的有源箝位控制电路，其中，所述第一复位信号产生电路包括：计时电路，用于根据所述电感电流峰值产生计时信号；以及第一单脉冲发生电路，用于根据所述计时信号产生所述第一复位信号。5.根据权利要求4所述的有源箝位控制电路，其中，所述计时电路包括：第一比较器，所述第一比较器包括同相输入端和反相输入端；以及并联连接在所述第一比较器的同相输入端和地之间的电流源、第一电容和第一开关，其中，所述第一比较器的反相输入端接收用于与所述电感电流峰值相对应的控制信号，所述第一脉宽调制信号的反相信号控制所述第一开关的导通状态，使得在所述辅助开关管的导通阶段，所述电流源对所述第一电容充电，在所述辅助开关管的关断阶段，所述第一电容经由所述第一开关放电，所述第一比较器将所述第一电容两端的第一电压与控制信号进行比较，从而在所述第一电压升高至所述控制信号的数值时跳变，从而产生所述计时信号。6.根据权利要求5所述的有源箝位控制电路，其中，所述计时电路还包括：箝位电路，在所述电感电流峰值的控制信号小于参考电压时，将所述电感电流峰值箝位于所述参考电压。7.根据权利要求6所述的有源箝位控制电路，其中，所述箝位电路包括：第三比较器，所述第三比较器连接成电压跟随器，并且所述第三比较器的同相输入端接收所述电感电流峰值的控制信号，输出端连接至所述第一比较器的反相输入端；第四比较器，所述第四比较器的反相输入端连接至所述第一比较器的反相输入端，同相输入端接收所述参考电压；以及箝位开关管，所述箝位开关管的控制端连接至所述第四比较器的输出端，第一端连接至所述第一比较器的反相输入端，第二端连接至自身的同相输入端，其中，在所述电感电流峰值的控制信号大于等于参考电压时，所述箝位开关管断开，在所述电感电流峰值的控制信号小于参考电压时，所述箝位开关管导通。8.根据权利要求3所述的有源箝位控制电路，其中，所述有源箝位控制电路包括用于为所述主开关管提供第二驱动信号的第二模块，所述第二模块包括：第二置位信号产生电路，用于根据第一脉宽调制信号的反相信号产生第二置位信号；第二复位信号产生电路，用于根据所述电感电流的检测信号和所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生第二复位信号；第二逻辑电路，用于根据所述第二置位信号和所述第二复位信号产生所述第二脉宽调制信号；以及第二驱动电路，用于根据所述第二脉宽调制信号产生所述第二驱动信号，其中，所述第二置位信号和所述第二复位信号分别用于表征所述主开关管在所述开关周期中的导通时刻和关断时刻，所述第二时间段为所述主开关管在相应的开关周期中位于连续的导通时刻和关断时刻之间的时间段，所述第二模块在所述电感电流升高至电流参考值时产生触发信号，从而控制所述第二时间段。9.根据权利要求8所述的有源箝位控制电路，其中，所述第二复位信号产生电路包括：峰值检测电路，根据所述电感电流的检测信号和所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生所述触发信号；以及第二单脉冲发生电路，用于根据所述触发信号产生所述第二复位信号。10.根据权利要求9所述的有源箝位控制电路，其中，所述峰值检测电路包括：峰值电流设置电路，用于根据所述反激式变换器的直流输出电压的检测信号产生电流参考信号，以设置电流参考值；上升沿消隐电路，用于对所述电感电流的检测信号延迟预定的消隐时间；以及第二比较器，用于将所述电感电流的检测信号与所述电流参考信号进行比较，从而在所述电感电流升高至所述电流参考值时跳变，从而产生所述触发信号。11.根据权利要求8所述的有源箝位控制电路，其中，所述第二复位信号产生电路包括延迟电路，用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨向东，白永江，胡志亮，陈伟，
申请(专利权)人：西安矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61