开关电源电路及方法技术

本申请公开了一种开关电源电路及方法。所述开关电源电路包括：原边开关电路、副边开关电路、原边控制电路和副边控制电路，其中当原边电流达到反向电流阈值、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边开关电路被导通；在原边开关电路下一周期被导通之前，所述副边开关电路被导通一段时间。本发明专利技术的开关电源电路实现了原边开关电路的零电压(ZVS)开通，降低了损耗。

【技术实现步骤摘要】
开关电源电路及方法
本专利技术涉及一种电子电路，更具体地说，本专利技术涉及一种开关电源电路及方法。
技术介绍
随着信息化技术的飞速发展，各类电子设备的使用日益广泛，如手机、便携式计算机等。这些设备可以通过外部的适配器电源(或者充电器)给设备供电。适配器电源通常是一个交流到直流的转换，即将电网的市电，如国内的50Hz/220V的交流电转换为一个低压的直流电(如5V直流输出)，并且实现电气隔离。该电路一个典型的电路拓扑为反激变换器。为了维持输出电压的稳定，传统的适配器电源需要在输出侧进行输出电压的采样及反馈。由于输入输出隔离，反馈电路通常需要电气隔离，如采用光耦隔离。随着电子设备的功耗越来越大，对内部电池的容量也越来越大。但受限于电子设备本身的体积，电池容量受限，相应的快充技术应运而生，及实现对电池的快速充电，以补偿电池容量不够大的一些不便。快充技术需要更大功率的适配器电源，如何在相同体积下，使得适配器电源能够输出更大的功率，即更高的功率密度，已经成为成为当前的主要挑战。为了获得更高的功率密度，必须在提高开关频率的同时提高适配器电源的效率，因此如何提高反激变换器的效率，一直是本领域技术人员努力的方向。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的开关电源电路及方法。根据本专利技术的实施例，提出了一种开关电源电路，包括：原边开关电路，耦接至电气隔离装置的原边，所述原边开关电路被周期性地导通和断开，以将输入电压传递至电气隔离装置的副边；副边开关电路，耦接至电气隔离装置的副边，所述副边开关电路被周期性地导通和断开，以提供所需的输出电压；原边控制电路，根据原边电流信息或者原边开关电路两端电压的变化速率信息，提供原边控制信号，用以控制原边开关电路，其中：当原边电流达到反向电流阈值、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边控制电路控制原边开关电路导通；副边控制电路，根据输出电压，在原边开关电路被导通之前，所述副边控制电路控制副边开关电路导通一段时间。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于开关电源电路的方法，所述开关电源电路包括具有原边和副边的电气隔离装置、耦接至电气隔离装置原边的原边开关电路、以及耦接至电气隔离装置副边的副边开关电路，所述方法包括：在原边接收输入电压，通过控制原边开关电路和副边开关电路的导通与断开，在副边产生输出电压；检测原边电流信息或者原边开关电路两端电压的变化速率信息，当原边电流达到反向电流阈值或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，控制原边开关电路导通；反馈输出电压，根据输出电压产生频率控制信号，使得在原边开关电路被导通之前，所述频率控制信号控制副边开关电路导通一段时间。根据本专利技术的实施例，还提出了一种用于开关电源电路的方法，所述开关电源电路包括具有原边和副边的电气隔离装置、耦接至电气隔离装置原边的原边开关电路、以及耦接至电气隔离装置副边的副边开关电路，所述方法包括：在原边接收输入电压，通过控制原边开关电路和副边开关电路的导通与断开，在副边产生输出电压；同时检测原边电流信息和原边开关电路两端电压信息，当原边电流达到反向电流阈值且原边开关电路两端电压小于零参考电压、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，控制原边开关电路导通；反馈输出电压，根据输出电压产生频率控制信号，使得在原边开关电路被导通之前，所述频率控制信号控制副边开关电路导通一段时间。根据本专利技术各方面的上述开关电源电路及方法，在原边开关电路导通之前，其体二极管被导通，从而实现了原边开关电路的零电压(ZVS)开通，降低了损耗。附图说明图1示出根据本专利技术实施例的开关电源电路100的电路结构示意图；图2示出根据本专利技术实施例的副边开关电路101的电路结构示意图；图3为根据本专利技术实施例的开关电源电路300的电路结构示意图；图4为根据本专利技术实施例的频率发生电路21的电路结构示意图；图5为根据本专利技术实施例的开关电源电路500的电路结构示意图；图6为根据本专利技术实施例的开关电源电路600的电路结构示意图；图7为根据本专利技术实施例的开关电源电路700的电路结构示意图；图8为根据本专利技术实施例的开关电源电路800的电路结构示意图；图9为根据本专利技术实施例的开关电源电路900的电路结构示意图；图10为根据本专利技术实施例的开关电源电路1000的电路结构示意图；图11为根据本专利技术实施例的开关电源电路1100的电路结构示意图；图12为根据本专利技术实施例的开关电源电路1200的电路结构示意图；图13示意性示出了根据本专利技术实施例的用于开关电源电路的方法流程图1300。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1示出根据本专利技术实施例的开关电源电路100的电路结构示意图。在图1所示实施例中，所述开关电源电路100包括：原边开关电路Q1，耦接至电气隔离装置T的原边T1，所述原边开关电路Q1被周期性地导通和断开，以将输入电压Vin传递至电气隔离装置T的副边T2；副边开关电路101，耦接至电气隔离装置T的副边T2，所述副边开关电路101被周期性地导通和断开，以提供所需的输出电压Vo；原边控制电路U1，根据原边电流信息或者原边开关电路Q1两端电压的变化速率信息，提供原边控制信号GQ1，用以控制原边开关电路Q1，其中当原边电流达到反向电流阈值、或者原边开关电路Q1两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边开关电路Q1被导通；副边控制电路U2，根据输出电压Vo，在原边开关电路Q1被导通之前，所述副边控制电路U2控制副边开关电路101导通一段时间。在一个实施例中，所述电气隔离装置T包括变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组。在一个实施例中，电气隔离装置包括压电变压器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源电路，包括：/n原边开关电路，耦接至电气隔离装置的原边，所述原边开关电路被周期性地导通和断开，以将输入电压传递至电气隔离装置的副边；/n副边开关电路，耦接至电气隔离装置的副边，所述副边开关电路被周期性地导通和断开，以提供所需的输出电压；/n原边控制电路，根据原边电流信息或者原边开关电路两端电压的变化速率信息，提供原边控制信号，用以控制原边开关电路，其中：当原边电流达到反向电流阈值、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边控制电路控制原边开关电路导通；/n副边控制电路，根据输出电压，在原边开关电路被导通之前，所述副边控制电路控制副边开关电路导通一段时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关电源电路，包括：
原边开关电路，耦接至电气隔离装置的原边，所述原边开关电路被周期性地导通和断开，以将输入电压传递至电气隔离装置的副边；
副边开关电路，耦接至电气隔离装置的副边，所述副边开关电路被周期性地导通和断开，以提供所需的输出电压；
原边控制电路，根据原边电流信息或者原边开关电路两端电压的变化速率信息，提供原边控制信号，用以控制原边开关电路，其中：当原边电流达到反向电流阈值、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边控制电路控制原边开关电路导通；
副边控制电路，根据输出电压，在原边开关电路被导通之前，所述副边控制电路控制副边开关电路导通一段时间。


2.如权利要求1所述的开关电源电路，其中：
当原边电流达到反向电流阈值且原边开关电路两端电压小于零参考电压、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边开关电路被导通。


3.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述电气隔离装置包括变压器，所述开关电源电路还包括：第三绕组，与变压器的原边相耦合，其中：
当原边电流达到反向电流阈值且第三绕组的电压小于零参考电压、或者原边开关电路两端电压的变化速率达到速率阈值时，原边开关电路被导通。


4.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述原边控制电路包括：
频率/电压转换电路，根据原边开关电路被导通的频率，产生补偿信号，用以控制原边开关电路的断开。


5.如权利要求4所述的开关电源电路，其中所述频率/电压转换电路包括：
单稳态电路，响应原边开关电路的导通动作，产生脉冲信号；
低通滤波器，对脉冲信号进行低通滤波，得到所述补偿信号。


6.如权利要求1所述的开关电源电路，其中所述副边控制电路包括：
频率发生电路，根据输出电压，产生频率控制信号，以控制副边开关电路导通；
时长控制器，响应频率控制信号，控制副边开关电路的导通时长...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮利臣，
申请(专利权)人：芮利臣，
类型：发明
国别省市：浙江;33