一种变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种变换器及其控制方法，在常规反激变换器的基础上增加一个吸收网络，在主开关管开通时，副边整流二极管两端电压被钳位在Vin/N+Vo(N为变压器原副边匝比，Vin为输入电压，Vo为输出电压)，使得副边整流二极管的关断损耗有所下降，并且吸收网络中的能量会得到再次利用，从而提高反激变换器的转换效率。

A converter and its control method

The invention provides a converter and its control method. An absorption network is added on the basis of a conventional flyback converter. When the main switch is turned on, the voltage of the secondary rectifier diode is clamped in Vin/N+Vo (N is the primary and secondary side-to-turn ratio of the transformer, Vin is the input voltage and Vo is the output voltage), so that the secondary rectifier diode is made. The switching loss is reduced and the energy absorbed in the network is reused to improve the conversion efficiency of the flyback converter.

【技术实现步骤摘要】
一种变换器及其控制方法
本专利技术涉及一种变换器及其控制方法，特别涉及反激变换器及其控制方法。
技术介绍
随着技术的进步，功率变换器向着高频、高效率、高功率密度方向发展。在功率变换器中，尤其是反激变换器，在硬开关状态下工作时，开关损耗会随着频率上升而增加。为了提高变换器的效率，需降低变换器的开关损耗。对于反激变换器中的输出整流二极管，当原边开关管导通时，理论上承受的电压应力为Vin/N+Vo(N为变压器原副边匝比N＝Np/Ns)。但是，由于变压器副边也存在漏感，实际上副边漏感和输出整流二极管的寄生电容发生谐振，从而使得输出整流二极管所承受的电压应力要大于Vin/N+Vo。对于工作在连续导通模式(CCM)的反激变换器，关断阶段因输出整流二极管的电流和电压存在交叠，并且输出整流二极管所承受的反向电压越高其关断损耗就越大，从而会降低反激变换器的转换效率。因此，通过减少副边整流二极管关断阶段的谐振电压峰值，这样就可以减少输出整流二极管的关断损耗，提高反激变换器的转换效率。所以根据传统的依据，反激电路，包含有源钳位反激电路，也存在如下问题：主开关管开通阶段时，副边整流二极管因存在漏感而导致其所承受的反向电压值较高(相对于稳态电压值)，造成输出整流二极管关断损耗大，减低了变换器的转换效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种变换器及其控制方法，在常规反激变换器的基础上增加一个吸收网络，使主开关管开通时，副边整流二极管两端电压被钳位在约等于Vin/N+Vo(N为变压器原副边匝比，Vin为输入电压，Vo为输出电压)处，使得副边整流二极管的关断损耗有所下降，并且吸收网络中的能量会得到再次利用，从而提高反激变换器的转换效率。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种变换器的控制方法，当反激拓扑中的主开关管关断前，通过开通吸收网络中的开关管，使得吸收网络中的电容释放一部分能量到变压器，使得电容两端的电压有所下降，为下一周期吸收反激拓扑中的整流二极管两端的尖峰电压作准备，此尖峰电压是由变压器的漏感能量施加在整流二极管两端而产生的；当下一周期反激拓扑中的主开关管开通时，原边电压感应到副边，使得变压器副边的电压快速变化。由于副边存在漏感，从而会使得变压器副边输出端的电压快速变化。当变压器副边输出端电压上升到大于钳位电容电压，此时吸收网络中的开关管上的体二极管导通，在这一阶段吸收网络中的电容相当于并联在副边输出侧，从而吸收了由副边漏感引起的谐振电压，使得副边整流二极管所承受的反向电压被钳位为吸收电容电压加上输出电压。又因为吸收电容电压在Vin/N的小范围内波动，波动幅值非常小可忽略，故可知输出整流二极管在主开关管关断阶段所承受的反向电压为Vin/N+Vo，从而减少了整流二极管的关断损耗，提高了变换器的转换效率。为了达到上述的目的，本专利技术通过以下技术措施实现的：一种变换器，包含反激拓扑、吸收网络和控制及驱动电路，反激拓扑的输入端连接输入电压，反激拓扑的输出端连接负载；控制及驱动电路的输入端连接反激拓扑的输出端，采样并反馈反激拓扑的输出电压；控制及驱动电路的第一路输出端输出驱动信号G1驱动反激拓扑中的主开关管的开通和关断，控制及驱动电路的第二路输出端输出驱动信号G2驱动吸收网络中的开关管的开通和关断；吸收网络并联在反激拓扑中的变压器的副边绕组的两端。优选的，所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2和主开关管Q1；输入电容C1的正极连接于变压器T1原边的同名端，并与电阻R2的一端和电容C4的一端相连，作为输入电压的正极；输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并与主开关管Q1的源极相连；变压器T1的异名端分别连接主开关管Q1的漏极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极与电阻R2的另一端和电容R4的另一端相连；主开关管Q1的栅极与控制及驱动电路的第一路输出端相连；二极管D1的阳极分别连接输出滤波电容C3的阴极和电阻R1的一端，并作为反激拓扑的输出负极；二极管D1的阴极连接于变压器T1副边的同名端；变压器T1副边的异名端与输出滤波电容C3的正极和电阻R1的另一端相连，形成反激拓扑的输出正极；所述的吸收网络包括电容C2和开关管Q2，电容C2的一端连接变压器T1副边的异名端，电容C2的另一端与开关管Q2的漏极相连；开关管Q2的源极连接变压器T1副边的同名端；开关管Q2的栅极与控制及驱动电路的第二路输出端相连。优选的，所述的控制及驱动电路还包括第三路输出端，所述的第三路输出端输出驱动信号G3。优选的，所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电容C4、电阻R1、二极管D1、主开关管Q1和开关管Q3；输入电容C1的正极连接于输入电压的正极，并与变压器T1原边的同名端和电容C4的一端相连；输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并与主开关管Q1的源极相连；变压器T1原边的异名端与主开关管Q1的漏极和开关管Q3的源极相连；主开关管Q1的栅极与控制及驱动电路的第一路输出端相连；开关管Q3的栅极与控制及驱动电路的第三路输出端相连，开关管Q3的漏极连接电容C4的另一端；二极管D1的阳极分别连接输出滤波电容C3的阴极和电阻R1的一端，并作为反激拓扑的输出负极；二极管D1的阴极连接于变压器T1副边的同名端；变压器T1副边的异名端与输出滤波电容C3的正极和电阻R1的另一端相连，形成反激拓扑的输出正极；所述的吸收网络包括电容C2和开关管Q2，电容C2的一端连接变压器T1副边的异名端，电容C2的另一端与开关管Q2的漏极相连；开关管Q2的源极连接变压器T1副边的同名端；开关管Q2的栅极与控制及驱动电路的第二路输出端相连。优选的，所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电阻R1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、主开关管Q1和开关管Q3；输入电容C1的正极连接于输入电压的正极，并与开关管Q3的漏极、二极管D2的阴极相连；输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并与主开关管Q1的源极、二极管D3的阳极相连；变压器T1的原边同名端与开关管Q3的源极和二极管D3的阴极相连；变压器T1的原边异名端与主开关管Q1的漏极、二极管D2的阳极相连；主开关管Q1的栅极与控制及驱动电路的第一路输出端相连；开关管Q3的栅极与控制及驱动电路的第三路输出端相连；二极管D1的阳极分别连接输出滤波电容C3的阴极和电阻R1的一端，并作为反激拓扑的输出负极；二极管D1的阴极连接于变压器T1副边的同名端；变压器T1副边的异名端与输出滤波电容C3的正极和电阻R1的另一端相连，形成反激拓扑的输出正极；所述的吸收网络包括电容C2和开关管Q2，电容C2的一端连接变压器T1副边的异名端，电容C2的另一端与开关管Q2的漏极相连；开关管Q2的源极连接变压器T1副边的同名端；开关管Q2的栅极与控制及驱动电路的第二路输出端相连。优选的，所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电容C4、电阻R1、二极管D1、主开关管Q1和开关管Q3；输入电容C1的正极连接于输入电压的正极，并与主开关管Q1的漏极相连，输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并分别与开关管Q3的源极和电容C4的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变换器的控制方法，其特征在于：当反激拓扑中的主开关管关断前，通过开通吸收网络中的开关管，使得吸收网络中的电容释放一部分能量到反激拓扑中的变压器，使得吸收网络中的电容两端的电压有所下降，为下一周期吸收反激拓扑中的整流二极管两端的尖峰电压作准备；当下一周期反激拓扑中的主开关管开通时，反激拓扑中变压器的原边电压感应到副边，使得变压器副边的电压快速变化；当变压器副边输出端电压上升到大于吸收网络中钳位电容电压时，吸收网络中的开关管的体二极管导通，将反激拓扑中的整流二极管两端电压钳位。

【技术特征摘要】
1.一种变换器的控制方法，其特征在于：当反激拓扑中的主开关管关断前，通过开通吸收网络中的开关管，使得吸收网络中的电容释放一部分能量到反激拓扑中的变压器，使得吸收网络中的电容两端的电压有所下降，为下一周期吸收反激拓扑中的整流二极管两端的尖峰电压作准备；当下一周期反激拓扑中的主开关管开通时，反激拓扑中变压器的原边电压感应到副边，使得变压器副边的电压快速变化；当变压器副边输出端电压上升到大于吸收网络中钳位电容电压时，吸收网络中的开关管的体二极管导通，将反激拓扑中的整流二极管两端电压钳位。2.一种变换器，其特征在于：包括反激拓扑、吸收网络和控制及驱动电路，反激拓扑的输入端连接输入电压，反激拓扑的输出端连接负载；控制及驱动电路的输入端连接反激拓扑的输出端，采样并反馈反激拓扑的输出电压；控制及驱动电路的第一路输出端输出驱动信号G1驱动反激拓扑中的主开关管的开通和关断，控制及驱动电路的第二路输出端输出驱动信号G2驱动吸收网络中的开关管的开通和关断；吸收网络并联在反激拓扑中的变压器的副边绕组的两端。3.根据权利要求2所述的一种变换器，其特征在于：所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2和主开关管Q1；输入电容C1的正极连接于变压器T1原边的同名端，并与电阻R2的一端和电容C4的一端相连，作为输入电压的正极；输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并与主开关管Q1的源极相连；变压器T1的异名端分别连接主开关管Q1的漏极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极与电阻R2的另一端和电容R4的另一端相连；主开关管Q1的栅极与控制及驱动电路的第一路输出端相连；二极管D1的阳极分别连接输出滤波电容C3的阴极和电阻R1的一端，并作为反激拓扑的输出负极；二极管D1的阴极连接于变压器T1副边的同名端；变压器T1副边的异名端与输出滤波电容C3的正极和电阻R1的另一端相连，形成反激拓扑的输出正极；所述的吸收网络包括电容C2和开关管Q2，电容C2的一端连接变压器T1副边的异名端，电容C2的另一端与开关管Q2的漏极相连；开关管Q2的源极连接变压器T1副边的同名端；开关管Q2的栅极与控制及驱动电路的第二路输出端相连。4.根据权利要求2所述的一种变换器，其特征在于：所述的控制及驱动电路还包括第三路输出端，所述的第三路输出端输出驱动信号G3。5.根据权利要求4所述的一种变换器，其特征在于：所述的反激拓扑包括变压器T1、输入电容C1、输出滤波电容C3、电容C4、电阻R1、二极管D1、主开关管Q1和开关管Q3；输入电容C1的正极连接于输入电压的正极，并与变压器T1原边的同名端和电容C4的一端相连；输入电容C1的负极连接于输入电压的负极，并与主开关管Q1的源极相连；变压器T1原边的异名端与主开关管Q1的漏极和开关管Q3的源极相连；主开关管Q1的栅极与控制及驱动电路的第一路输出端相连；开关管Q3的栅极与控制及驱动电路的第三路输出端相连，开关管Q3的漏极连接电容C4的另一端；二极管D1的阳极分别连接输出滤波电容C3的阴极和电阻R1的一端，并作为反激拓扑的输出负极；二极管D1的阴极连接于变压器T1副边的同名端；变压器T1副边的异名...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永昌，吴辉，王志燊，李斌华，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44