变换器及其控制方法技术

本发明专利技术内容关于一种变换器及其控制方法，该变换器包括变压器、一次侧开关、负载检测电路、状态检测电路及控制电路，该变压器用以输出一输出电压至负载，该一次侧开关电性连接于一次侧主绕组及一次侧接地端之间；该负载检测电路用以检测负载的负载状态，并输出一负载状态信号，该状态检测电路用以检测一基准时间点；该控制电路用以输出一控制信号以导通或关断该一次侧开关，其中控制电路用以根据该负载状态信号，设定一等待时间，使一次侧开关自基准时间点起算经过该等待时间后，于一次侧开关的跨压处于谐振谷值时，导通该一次侧开关。

Converter and its control method

【技术实现步骤摘要】
变换器及其控制方法
本
技术实现思路
是关于一种变换器，特别是关于一种反激型变换器(FlybackConverter)。
技术介绍
反激变换器(FlybackConverter)，因具有电路结构简单、输入输出级电气隔离、成本低廉等特点，广泛应用于小功率领域，尤其是常见于功率在100W以下的电源设备当中。随着近年来开关电源广泛用于笔记本电脑、平板计算机、智能型手机等可携式移动设备，开关电源逐渐有朝向小型化、高效率以及高频化的方向发展的趋势。然而，现有的反激变换器的变压器漏感损耗及开关损耗等，限制了其小型化、高频化的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的一态样为一种变换器，包括一变压器、一一次侧开关、一负载检测电路、一状态检测电路及一控制电路，该变压器包含一一次侧主绕组与一二次侧主绕组；该一次侧开关电性连接于该一次侧主绕组及一一次侧接地端之间；该负载检测电路用以检测一负载的一负载状态并相应输出一负载状态信号；该状态检测电路用以检测一基准时间点，该基准时间点对应于该二次侧主绕组上的一二次侧电流归零的时刻；该控制电路用以输出一控制信号选择性地导通或关断该一次侧开关，其中该控制电路用以根据该负载状态信号，设定一等待时间，使该一次侧开关自该基准时间点起算经过该等待时间后，于该一次侧开关的跨压处于谐振谷值时导通该一次侧开关。本专利技术的另一态样为一种变换器的控制方法，该方法包括：通过一负载检测电路，检测一负载的一负载状态，并相应输出一负载状态信号；通过一控制电路，根据该负载状态信号，设定一等待时间；通过一状态检测电路，检测一基准时间点；通过该控制电路，对该变换器中的一一次侧开关输出一控制信号，以选择性地导通或关断该一次侧开关，使该一次侧开关自该基准时间点起算经过该等待时间后，于该一次侧开关的跨压处于谐振谷值时导通。综上所述，在本案的各实施态样中，通过根据负载状态信号，设定等待时间，即能精确地控制一次侧开关于谐振谷值时导通，完成能量的转换。附图说明图1为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的示意图。图2为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的电压电流信号波形图。图3为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的负载状态信号与等待时间的时间长度的关系图。图4A为本
技术实现思路
部分实施例所绘示的重载模式波形示意图。图4B为本
技术实现思路
部分实施例所绘示的中等负载模式波形示意图。图4C为本
技术实现思路
部分实施例所绘示的轻载模式波形示意图。图5为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的电压电流信号波形图。图6为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的示意图。图7为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的电压电流信号波形图。图8为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的示意图。图9为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器的电压电流信号波形图。图10为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的控制方法的流程图。其中，附图标记为：100变换器110变压器120负载检测电路130状态检测电路131比较器132信号处理电路140控制电路141谷值检测电路142峰值检测电路150箝位电路Vin输入电压Vo输出电压V1电压源Vref参考电压R1、R2电阻R3箝位电阻D1二极管D2二次侧整流电路Lk漏电感Lm激磁电感Co输出电容C1寄生电容C3箝位电容Cs感应电容S1一次侧开关S2二次侧开关M1一次侧主绕组M2二次侧主绕组M3一次侧辅助绕组Va电压Ia电流Ip一次侧电流Is二次侧电流Vds1跨压Vds2跨压Vaux跨压Load负载Sa触发信号Sc1第一控制信号Sc2第二控制信号Vy导通信号Vfb负载状态信号TB_start起始信号Ts工作周期TB1～TB6等待时间V10～V61临界值S01～S04步骤具体实施方式以下将以图式揭露本专利技术的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。于本文中，当一元件被称为「连接」或「耦接」时，可指「电性连接」或「电性耦接」。「连接」或「耦接」亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用「第一」、「第二」、…等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本专利技术。请参考图1，图1为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换器100的示意图。如图1所示，变换器100用以将自输入电压源接收的输入电压Vin转换为输出电压Vo输出至负载Load。在部分实施例中，变换器100可为反激型变换器(FlybackConverter)，但本案并不以此为限。如图1所示，在部分实施例中，变换器100包含变压器110、一次侧开关S1、负载检测电路120、状态检测电路130及控制电路140，变压器110包括一次侧主绕组M1及二次侧主绕组M2，在结构上，一次侧主绕组M1的第一端电性连接至输入电压Vin的正极端，一次侧主绕组M1的第二端通过一次侧开关S1电性连接至一次侧接地端(或输入电压Vin的负极端)。二次侧主绕组M2的第一端电性连接至输出电容Co的第一端，二次侧主绕组M2的第二端电性耦接至输出电容Co的第二端。变压器110用以将所接收的电能自一次侧主绕组M1传输至二次侧主绕组M2。本揭露内容是通过一次侧开关S1的导通及关断，将输入电压Vin转换为输出电压Vo，再将输出电压Vo输出至负载Load。在部分实施例中，一次侧开关S1的第一端电性连接至变压器110的一次侧主绕组M1的第二端。一次侧开关S1的第二端电性连接至输入电压Vin的负极端。换言之，一次侧开关S1电性连接于一次侧主绕组M1与一次侧接地端之间。一次侧开关S1的控制端用以接收一第一控制信号Sc1，用以选择性地导通或关断一次侧开关S1。举例来说，在部分实施例中，当第一控制信号Sc1具有第一准位(如：高准位时)，一次侧开关S1导通。相对地，当第一控制信号Sc1具有第二准位(如：低准位时)，一次侧开关S1关断。具体来说，当一次侧开关S1导通时，变压器110会逐渐产生一次侧电流Ip流经一次侧主绕组M1，并相应地将能量储存于变压器110中；此时，变压器110的一次侧主绕组M1和二次侧主绕组M2极性相反，且没有能量自一次侧主绕组M1转移至二次侧主绕组M2，负载Load所接收到的能量是由输出电容Co所提供。在部分实施例中，变换器100尚包括二次侧整流电路D2，二次侧整流电路D2电性连接于二次侧主绕组M2的第一端及输出电容Co的第一端之间。当变压器110的一次侧主绕组M1和二次侧主绕组M2极性相反时，二次侧整流电路D2维持关断，不会有电流通过。在其他部分实施例中，二次侧整流电路D2可设置于二次侧主绕组M2的第二端与输出电容Co的第二端之间。相对地，当一次侧开关S1关断时，绕组的极性反转，此时二次侧整流电路D2将导通，使得变压器110的磁化电流自一次侧主绕组M1转移至二次侧主绕组M2，形成二次侧电流Is，二次侧电流Is能流经二次侧整流电路D2，使储存于变压器110的能量经由导通的二次侧整流电路D2，传递至负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变换器，其特征在于，包括：一变压器，包含一一次侧主绕组与一二次侧主绕组；一一次侧开关，电性连接于该一次侧主绕组及一一次侧接地端之间；一负载检测电路，用以检测一负载的一负载状态并相应输出一负载状态信号；一状态检测电路，用以检测一基准时间点；及一控制电路，用以输出一控制信号选择性地导通或关断该一次侧开关，其中该控制电路用以根据该负载状态信号，设定一等待时间，使该一次侧开关自该基准时间点起算经过该等待时间后，于该一次侧开关的跨压处于谐振谷值时导通该一次侧开关。

【技术特征摘要】
1.一种变换器，其特征在于，包括：一变压器，包含一一次侧主绕组与一二次侧主绕组；一一次侧开关，电性连接于该一次侧主绕组及一一次侧接地端之间；一负载检测电路，用以检测一负载的一负载状态并相应输出一负载状态信号；一状态检测电路，用以检测一基准时间点；及一控制电路，用以输出一控制信号选择性地导通或关断该一次侧开关，其中该控制电路用以根据该负载状态信号，设定一等待时间，使该一次侧开关自该基准时间点起算经过该等待时间后，于该一次侧开关的跨压处于谐振谷值时导通该一次侧开关。2.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，该等待时间与该负载状态信号的大小成反比。3.如权利要求2所述的变换器，其特征在于，该变换器处于极轻载时，该控制电路将于该基准时间点起算，经过该等待时间后，发送一导通信号，导通该一次侧开关。4.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，状态检测电路检测该一次侧开关的跨压，并将该一次侧开关的跨压开始震荡的时间点，记录为该基准时间点。5.如权利要求4所述的变换器，其特征在于，该状态检测电路包括一感应电容及一比较器，该感应电容的一第一端电性连接至该一次侧主绕组与该一次侧开关之间，该感应电容的一第二端电性连接至该比较器，在该一次侧开关的跨压开始震荡时，该感应电容上将产生相应的电压及电流变化，使得该比较器相应输出一起始信号至该控制电路以记录该基准时间点。6.如权利要求4所述的变换器，其特征在于，该变压器包括一一次侧辅助绕组，该状态检测电路包括一比较器；该一次侧辅助绕组的两端分别连接至该比较器的一第一输入端及该一次侧接地端，在该一次侧辅助绕组的跨压开始震荡后，该比较器将输出一起始信号至该控制电路以记录该基准时间点。7.如权利要求6所述的变换器，其中，该比较器的一第二输入端连接至该一次侧接地端，使得该比较器于该一次侧辅助绕组的跨压开始震荡，且通过零交越点时输出该起始信号至该控制电路以记录该基准时间点。8.如权利要求1所述的变换器，其特征在于，更包含：一二次侧整流电路，电性连接该二次侧主绕组，在该二次侧整流电路导通期间，一二次侧电流流经该二次侧整流电路。9.如权利要求8所述的变换器，其特征在于，该二次侧整流电路包括一二次侧开关，该二次侧开关连接于该二次侧主绕组及该负载之间。10.如权利要求9所述的变换器，其特征在于，该状态检测电路用以检测该二次侧开关的跨压，并将该二次侧开关的跨压开始震荡的时间点，记录为该基准时间点。11.如权利要求9所述的变换器，其特征在于，该负载检测电路检测该...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海斌，傅琦，周健，许道飞，章进法，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71