变换装置与其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变换装置与其控制方法，变换装置包含一次侧电路、二次侧电路、变压器以及控制电路。一次侧电路包含开关。变压器用以由一次侧电路接收输入电压并经由二次侧电路输出输出电压至负载。控制电路用以控制使流过一次侧电路的开关的电流峰值在全负载范围内限定在一个带状范围内。

Converter and its control method

【技术实现步骤摘要】
变换装置与其控制方法
本
技术实现思路
是关于一种变换装置，特别是关于一种反激型变换装置(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。反激变换器的准谐振控制方式因为能实现谷底开通，是目前应用于小功率开关电源的最流行的控制方式。准谐振控制方法的特性是开关频率随负载的减轻而则升高，不利于轻载效率，而小功率电源适配器通常有较高的轻载效率要求。为此，业内发展出频率折返(FrequencyFoldback)的方式来降低轻载时开关频率，以达到提高轻载效率的目的。目前业内采用的实现频率折返都基于一个前提条件：开关频率随着回馈电压的降低而依次分段降低。然而，该前提条件限制了轻载时的降频速度。也就是说，现有实现频率折返的前提条件和频率折返的性能之间是存在矛盾的。随着开关电源高频化趋势的发展，这种矛盾变得越来越突出，严重影响该控制方法的频率折返的降频效果。
技术实现思路
本案的一态样为一种变换装置。此变换装置包含一次侧电路、二次侧电路、变压器以及控制电路。一次侧电路包含开关。变压器用以由一次侧电路接收输入电压并经由二次侧电路输出输出电压至负载。控制电路用以控制使流过一次侧电路的开关的电流峰值在全负载范围内限定在一个带状范围内。本案的另一态样为一种变换装置的控制方法。此控制方法包含以下步骤：由一次侧电路接收输入电压并经由二次侧电路输出输出电压至负载；以及由控制电路控制使流过一次侧电路的开关的电流峰值在全负载范围内限定在一个带状范围内。综上所述，在本案的各个实施例中，通过调整断续时间以控制开关频率，并于电流值达到反馈电压值对应的电流设定值时，将一次侧电路的开关关断，以将峰值电流限定在一个带状范围内。本案的各个实施例中，不需要一次侧电路的峰值电流随输出功率的降低而降低，可以达到理论上较佳的降频效果，并且可以在全负载范围内实现谷底开通。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装置的示意图。图2A为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的变换装置的电压电流信号波形图。图2B为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的非负整数、输出功率与峰值电流的关系图。图3为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的控制电路的示意图。图4为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的断续时间控制单元的示意图。图5为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的峰值电流对输出功率的关系图。图6为依据图5的关系图所绘示的峰值电流对输出功率的关系图。图7为依据图5的关系图所绘示的输出功率对开关频率的关系图。图8为根据本
技术实现思路
部分实施例所绘示的峰值电流对输出功率的关系图。图9为依据图8的关系图所绘示的峰值电流对输出功率的关系图。图10为依据图8的关系图所绘示的输出功率对开关频率的关系图。图11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：变换装置110：变压器130：一次侧电路150：二次侧电路132：箝位电路170：控制电路Vin：输入电压Vo：输出电压Rclamp：箝位电阻Cclamp：箝位电容Dclamp：二极管Ip、Is：电流Co：输出电容RL：负载LM：激磁电感S1、SR：开关SS1、SSR：控制信号VDS：电压CEQ：寄生电容VFB：反馈电压值m、m1至mN：非负整数Ipk、Ipk1至IpkN：峰值电流Po：输出功率Pmax：满载S_OFF、S_END、S_ON、S_DET、S_COM、S_T：信号172：关断控制单元174：断续时间控制单元176：检测单元VFB_H：电压上限值VFB_L：电压下限值174a：比较单元174b：断续时间调整单元174b1、174b2：断续时间调整子单元174c：断续时间计时单元178：开通控制单元200、500、800：关系图600、700、900、1000：关系图X0至XM：曲线fs：开关频率1100：控制方法S1130、S1150、S1170：步骤ton：开关S1的导通时间toff：开关SR的导通时间td：断续时间t0至t5：时间点具体实施方式下文举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本
技术实现思路
的态样，但所提供的实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。此外，根据业界的标准及惯常做法，图式仅以辅助说明为目的，并未依照原尺寸作图，实际上各种特征的尺寸可任意地增加或减少以便于说明。下述说明中相同元件将以相同的符号标示来进行说明以便于理解。在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。在本文中所使用的用词『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均为开放性的用语，即意指『包含但不限于』。此外，本文中所使用的『和/或』，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。再者，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装置100的示意图。如图1所示，变换装置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RL。在部分实施例中，变换装置100可为反激型变换器(FlybackConverter)，具体地说，在部分实施例中，变换装置100为有源箝位反激型变换器(ActiveClampFlybackConverter)，然本案不以此为限。如图1所示，在部分实施例中，变换装置100包含变压器110、一次侧电路130、二次侧电路150以及控制电路170。变压器110包含一次侧绕组以及二次侧绕组。一次侧电路130包含输入电源、箝位电路132以及开关S1。二次侧电路150包含开关SR、电容Co以及负载RL。箝位电路132更包含箝位电阻Rclamp、箝位电容Cclamp、二极管Dclamp。如图1所绘示，在结构上，一次侧绕组的第一端电性耦接至输入电源的第一端，一次侧绕组的第二端通过开关S1电性耦接至接地端以及输入电源的第二端。二次侧绕组的第一端通过开关SR电性耦接至电容Co的第一端，二次侧绕组的第二端电性耦接至电容Co的第二端。值得注意的是，图1中所绘示的变换装置100仅为本案多个可能的实施方式之一，并非用以限制本案。如图1所示，变压器110用以由一次侧电路130接收输入电压Vin并经由二次侧电路150将输出电压Vo输出至负载RL。在部分实施例中，变压器110用以将所接收的电能自一次侧绕组传输至二次侧绕组，并配合开关S1、开关SR等电路元件的协同操作将输入电压Vin转换为输出电压Vo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变换装置，其特征在于，包含：一一次侧电路，包含一开关；一二次侧电路；一变压器，用以由该一次侧电路接收一输入电压并经由该二次侧电路输出一输出电压至一负载；以及一控制电路，用以控制使流过该一次侧电路的该开关的一电流峰值在全负载范围内限定在一个带状范围内。

【技术特征摘要】
1.一种变换装置，其特征在于，包含：一一次侧电路，包含一开关；一二次侧电路；一变压器，用以由该一次侧电路接收一输入电压并经由该二次侧电路输出一输出电压至一负载；以及一控制电路，用以控制使流过该一次侧电路的该开关的一电流峰值在全负载范围内限定在一个带状范围内。2.如权利要求1所述的变换装置，其特征在于，当该一次侧电路的该开关的该电流峰值达到一电流设定值时，该控制电路输出一关断信号至该开关以关断该开关；其中当该一次侧电路的该开关的该电流峰值超出一电流值阈值范围时，该控制电路调整该开关的一断续时间，并依据该断续时间输出一结束信号；其中该控制电路依据该结束信号及一谷底开通信号以输出一开通信号至该开关以开启该开关。3.如权利要求1所述的变换装置，其特征在于，当该一次侧电路的该开关的该电流峰值大于该电流值阈值范围的一上限值时，该控制电路提高该开关的开关频率；当该一次侧电路的该开关的该电流峰值小于该电流值阈值范围的一下限值时，该控制电路降低该开关的开关频率。4.如权利要求1所述的变换装置，其特征在于，当该一次侧电路的该开关的该电流峰值大于该电流值阈值范围的一上限值时，该控制电路减小该断续时间；当该一次侧电路的该开关的该电流峰值小于该电流值阈值范围的一下限值时，该控制电路增大该断续时间。5.如权利要求1所述的变换装置，其特征在于，该控制电路更包含：一关断控制单元，当该一次侧电路的该电流等于该一次侧电路的该开关的该电流峰值对应的一电流设定值时，该关断控制单元输出该关断信号至该开关以关断该开关。6.如权利要求1所述的变换装置，其特征在于，该一次侧电路的该开关的该电流峰值对应一反馈电压值，其中该控制电路更包含：一断续时间控制单元，用以依据该反馈电压值以及该电压值阈值范围调整该断续时间，并依据该断续时间输出该结束信号；以及一开通控制单元，用以依据该结束信号及该谷底开通信号以输出该开通信号至该开关以开启该开关。7.如权利要求6所述的变换装置，其特征在于，该断续时间控制单元更包含：一比较单元，用以判断该反馈电压值是否超出该电压值阈值范围，并于该反馈电压值超出该电压值阈值范围时，传送一比较信号；一断续时间调整单元，用以接收该比较信号，并依据该比较信号调整该断续时间，传送一断续控制信号；以及一断续时间计时单元，用以依据该断续控制信号控制该断续时间，并输出该结束信号。8.如权利要求7所述的变换装置，其特征在于，该控制电路更包含：一检测单元，用以检测该开关的D极和S极之间的电压一谷底时刻及/或一零电位时刻，并于该谷底时刻及/或该零电位时刻传送该谷底开通信号至该开通控制单元。9.如权利要求8所述的变换装置，其特征在于，该开通控制单元更用以于接收到该结束信号后的第一个谷底发生时刻开通该开关。10.如权利要求7所述的变换装置，其特征在于，当该反馈电压值大于该电压值阈值范围的一电压上限值时，该断续时间调整单元减少一时间值以调整该断续时间；当该反馈电压值小于该电压值阈值范围的一电压下限值时，该断续时间调整单元增加一时间值以调整该断续时间。11.如权利要求7所述的变换装置，其特征在于，当该反馈电压值大于该电压值阈值范围的一电压上限值时，该断续时间调整单元减小一谷底数量值以调整该断续时间；当该反馈电压值小于该电压值阈值范围的一电压下限值时，该断续时间调整单元增加该谷底数量值以调...

【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