【技术实现步骤摘要】
一种提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法
本专利技术涉及开关电源领域，尤其涉及一种提高反激式准谐振开关电源CCM(电流连续模式)模式的转换效率的控制方法。
技术介绍
开关电源一直朝着小型化、高频化、模块化、轻量化的方向发展。随着开关电源工作频率的不断上升，由于开关频率增大造成的开关损耗逐渐成为了一个严重的问题。因此，在开关电源的设计中，而需要仔细分析和处理开关损耗问题。在谐振软开关电路中，理想状态下开关器件可以实现在零电压或零电流条件下切换，开关损耗为零。由此，在采用同一类型开关器件的条件下，谐振软开关电路的工作频率可以高出一个或几个数量级。采用准谐振技术控制开关管，使其在开关管两端电压最小时开通，在原边电流为零时关断开关管，可以很大程度地减少开关损耗，相比传统的反激式开关电源，可以很大程度提高效率；同时开通过程中因开关管承受的电压较低，产生的dv/dt也小，于是产生的EMI更小，可以有效减少电磁干扰等问题。另外，由于开关器件在零电压或零电流条件下动作，开关器件的动态过程大为改观，这也使得散热器尺寸有效减小，即可以明显减小设备尺寸及重量，开关器件可在高可...
【技术保护点】
1.一种提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法，基于软开关反激谐振电路的控制系统，其特征在于：包括电流检测模块、状态检测模块、PWM模块、输出反馈模块以及驱动模块构成的控制系统与受控的开关电源连接起来构成闭环，该控制系统基于ONOFF控制方法，在软启动状态或ONOFF状态下对开关电源进行控制，其中：电流检测模块用于采集实现恒压算法的基本参数，包括一个比较器COMP1和一个D触发器D1，比较器COMP1的正端连接原边采样电阻电压Vs，负端接地，比较器COMP1输出信号VCOMP1连接D触发器D1的D输入端，D触发器D1的时钟端连接时钟信号CLK，作为系统的工作时钟CK...
【技术特征摘要】
1.一种提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法，基于软开关反激谐振电路的控制系统，其特征在于：包括电流检测模块、状态检测模块、PWM模块、输出反馈模块以及驱动模块构成的控制系统与受控的开关电源连接起来构成闭环，该控制系统基于ONOFF控制方法，在软启动状态或ONOFF状态下对开关电源进行控制，其中：电流检测模块用于采集实现恒压算法的基本参数，包括一个比较器COMP1和一个D触发器D1，比较器COMP1的正端连接原边采样电阻电压Vs，负端接地，比较器COMP1输出信号VCOMP1连接D触发器D1的D输入端，D触发器D1的时钟端连接时钟信号CLK，作为系统的工作时钟CK，D触发器D1的输出端Q输出信号VCOMP1’，比较信号VCOMP1和VCOMP1’均输出给状态检测模块和PWM模块；状态检测模块用于判断控制系统的工作状态是软启动状态还是ONOFF状态，包括一个计数器Counter1和一个D触发器D2，状态检测模块的输入信号为电流检测模块输出的比较信号VCOMP1、VCOMP1’和驱动模块输出的开关控制信号duty，状态检测模块的输出信号为输出给输出反馈模块、PWM模块和驱动模块的工作状态信号State；定义State＝0为软启动状态，State＝1为ONOFF状态；D触发器D2的输入端D连接驱动模块输出的开关控制信号duty，时钟端输入时钟信号CLK作为系统的工作时钟CK，D触发器D2的输出端Q输出信号duty’、电流检测模块输出的比较信号VCOMP1、VCOMP1’和驱动模块输出的开关控制信号duty以及D触发器D2的输出信号duty’均作为计数器Counter1的输入信号，计数器Counter1输出工作状态信号State；输出反馈模块用于实现ONOFF状态下控制开关电源输出电压Vo的纹波大小，输出反馈模块的输入信号为副边输出电压Vo和状态检测模块输出的工作状态信号State，包括两个比较器COMP2和COMP3以及一个SR锁存器latch1，比较器COMP2将输出电压Vo与输出电压上限Vmax比较后输出VCOMP2连接至SR锁存器latch1的R端；比较器COMP3将输出电压下限Vmin与输出电压Vo比较输出VCOMP3连接至SR锁存器latch1的S端，比较器COMP2的正端接Vo，负端接输出电压上限Vmax，输出为VCOMP2，比较器COMP3的正端接输出电压下限Vmin，负端接Vo，输出为VCOMP3，SR锁存器latch1的Q端输出信号与状态控制信号State为一个与门and1的两个输入信号，与门的输出即为ONOFF使能信号Enable_ONOFF输出给驱动模块和PWM模块；PWM模块用于控制开关电源的MOS管导通时间和关断时间，精确实现原边MOS管的零电流ZCS关断和准零电压ZVS开启，最大化降低原边MOS管的开关损耗；PWM模块的输入信号为输出反馈模块输出的ONOFF使能信号Enable_ONOFF、状态检测模块输出的工作状态信号State、电流检测模块输出的比较信号VCOMP1、VCOMP1’和驱动模块输出的开关控制信号duty，PWM模块的输出信号为输入到驱动模块的MOS管关断信号Flag_off和MOS管开启信号Flag_on，以实现基于软启动及ONOFF两个不同的工作状态对开关控制信号duty进行调制；驱动模块的输入为PWM模块输出的MOS管关断信号Flag_off和MOS管开启信号Flag_on以及状态检测模块输出的工作状态信号State和输出反馈模块输出的ONOFF使能信号Enable_ONOFF，驱动模块输出调制后的相应占空比开关控制信号duty，对开关电源功率管的开通和关断进行控制，实现开关电源效率的提升。2.根据权利要求1所述的提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法，其特征在于：所述状态检测模块在系统上电后初始状态为State＝0，当开关控制信号duty和电流检测模块输出信号VCOMP1、VCOMP1’满足：时，计数器开始计数counter1＝counter1+1；当duty＝0，且counter_Temp<counter1时，将计数器counter1的值赋给初始值赋为0的临时变量counter_Temp，即counter_Temp＝counter1；当duty＝0，且counter1＝counter_Temp时，计数器counter1和counter_Temp全部清零；当counter1达到n时，5<＝n<＝20，即连续n个开关周期，原边电流在MOS管导通阶段均存在负电流，说明电路状态已经稳定，则输出工作状态信号State＝1，即跳出软启动状态，进入ONOFF状态。3.根据权利要求1所述的提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法，其特征在于：所述输出反馈模块在系统处于State＝0即软启动状态时，ONOFF使能信号Enable_ONOFF置零；当系统处于State＝1即ONOFF状态、且VCOMP2＝1时ONOFF使能信号Enable_ONOFF＝0，系统进入OFF状态，MOS管关断，初级绕组不会再向次级绕组传递能量，次级输出电压Vo开始下降，直至VCOMP3＝1，ONOFF使能信号Enable_ONOFF＝1，系统进入ON状态，MOS管开启，输出反馈模块将ONOFF使能信号Enable_ONOFF输出给驱动模块和PWM模块。4.根据权利要求1所述的提高反激式谐振开关电源CCM模式转换效率的方法，其特征在于：所述PWM模块包括三个计数器counter2、counter3、counter4和一个时间计数单元。计数器counter2是用来计数State＝1即ONOFF状态下MOS管导通时原边电流零点个数，其输入信号为状态信号State、ONOFF使能信号Enable_ONOFF、占空比信号duty以及电流检测模块输出信号VCOMP1和VCOMP1’，输出为MOS管关断信号Flag_off，在State＝1、Enable_ONOFF＝1前提下，当duty＝1，时，计数器counter2开始计数；当duty＝0时，计数器counter2清零，当计数器counter2＝2时即输出MOS管关断信号Flag_off；计数器counter3用来计数State＝0即软启动状态下MOS管导通时间以及State＝1即ONOFF状态下MOS管关闭时原边电流零点，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，陶蓉蓉，王浩，肖金玉，苏巍，徐申，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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