一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统及方法，所述方法包括：对所述辅助绕组的电压、所述谐振电感的电流、所述励磁电感的电流进行采样；根据所述谐振电感的电流采样结果，得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量，作为峰值电流差值；通过误差补偿器将采样得到的辅助绕组的电压与参考电压比较并进行误差补偿，得到补偿电流；将所述峰值电流差值和补偿电流叠加后输入比较器的第一输入端，所述采样得到的励磁电感的电流输入所述比较器的第二输入端；驱动模块根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制。本发明专利技术能够加快有源钳位反激变换器的负载调整速度。

【技术实现步骤摘要】
一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统及方法
本专利技术涉及反激变换器，特别是涉及一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统及方法。
技术介绍
随着人们对更小体积、更快充电速度的适配器或充电器要求的提高，广泛应用于小功率电源场合的传统RCD钳位反激或准谐振反激变换器逐渐不能满足人们的需要。相比于传统反激变换器，有源钳位反激变换器可以实现原边功率管的零电压开启(ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(ZCS)，具有EMI干扰及噪声小、无变压器漏感尖峰、功率管及整流二极管电压应力小等优点，从而可以具有更高效率和更大功率密度而逐渐被研究人员所关注。由于电路简单、元器件数量少、采样方便等优点，反激变换器常常采用原边调节方式(也就是将控制器、采样电路等都放在原边，通过对变压器原边信号的检测稳定输出电压的大小)。在原边调节中，通过采集变压器辅助绕组的电压监测输出电压的变化，相对于采集变压器副边侧输出电压的方案，去掉了隔离元件，减少了延时，加快了环路的动态响应。在原边调节的反激变换器中，也可以采用峰值电流模控制方案。峰值电流模控制是一种有源钳位反激变换器的环路控制模式。虽然采用峰值电流模控制大大加快了控制环路的相应速度，尤其是在输入电压发生变化时。但是，由于变压器、输出电容等元件的延迟作用，使得峰值电流模控制在负载突变时的反映速度和调节速度要迟缓许多。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够及时响应负载的变化的原边调节有源钳位反激变换器的控制系统及方法。一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统，所述有源钳位反激变换器包括变压器原边侧、变压器副边侧及辅助绕组，所述原边侧包括原边绕组、主开关管、钳位开关管、谐振电感及励磁电感，所述系统包括：辅助绕组采样电路，用于对所述辅助绕组的电压进行采样；峰值电流采样电路，用于对谐振电感的电流进行采样；峰值电流差值模块，连接所述峰值电流采样电路的输出端，用于得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量，并作为峰值电流差值输出；误差补偿器，第一输入端连接所述辅助绕组采样电路，第二输入端用于输入参考电压，所述误差补偿器用于将所述辅助绕组采样电路采样到的电压与所述参考电压比较并进行误差补偿，输出补偿电流；励磁电感电流采样电路，用于对所述励磁电感的电流进行采样；比较器，第一输入端输入所述峰值电流差值和补偿电流的叠加信号，第二输入端连接所述励磁电感电流采样电路的输出端；驱动模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制。在其中一个实施例中，所述励磁电感与所述原边绕组并联。在其中一个实施例中，所述谐振电感的一端连接所述励磁电感的一端和原边绕组的一端、所述谐振电感的另一端连接所述原边侧的电压输入端。在其中一个实施例中，所述驱动模块是隔离式栅极驱动器。在其中一个实施例中，所述励磁电感电流采样电路是对所述主开关管的输出端电流进行采样，以采样结果来表征所述励磁电感的电流。在其中一个实施例中，还包括加法器，用于对所述峰值电流差值和补偿电流进行叠加，所述加法器的输出端连接所述比较器的第一输入端。在其中一个实施例中，所述峰值电流差值模块包括寄存器和峰值电流差值处理模块，所述寄存器用于存储所述峰值电流采样电路采集到的电流峰值，所述峰值电流差值处理模块用于根据所述寄存器存储的电流峰值，得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量。在其中一个实施例中，所述峰值电流差值模块、误差补偿器及比较器集成在微控制器中。上述原边调节有源钳位反激变换器的控制系统，增加了电流峰值采样电路。在变压器副边侧的负载发生变化时，谐振电感中流过的电流会随着负载的变化而变化，通过峰值电流采样电路采集谐振电感中流过电流的峰值，就可以得知负载变化的方向。通过峰值电流差值模块得到峰值电流差值iLrs，并与误差补偿器的输出的补偿电流ic叠加形成控制信号ipeak输入比较器，驱动模块的输入就能够更快地跟随负载变化，从而加快了有源钳位反激变换器的负载调整速度。一种原边调节有源钳位反激变换器的控制方法，所述有源钳位反激变换器包括变压器原边侧、变压器副边侧及辅助绕组，所述原边侧包括原边绕组、主开关管、钳位开关管、谐振电感及励磁电感，所述方法包括：对所述辅助绕组的电压、所述谐振电感的电流、所述励磁电感的电流进行采样；根据所述谐振电感的电流采样结果，得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量，作为峰值电流差值；通过误差补偿器将采样得到的辅助绕组的电压与参考电压比较并进行误差补偿，得到补偿电流；将所述峰值电流差值和补偿电流叠加后输入比较器的第一输入端，所述采样得到的励磁电感的电流输入所述比较器的第二输入端；驱动模块根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制。在其中一个实施例中，对所述励磁电感的电流进行采样，是对所述主开关管的输出端电流进行采样，以采样结果来表征所述励磁电感的电流。在其中一个实施例中，所述根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制的步骤，是采用峰值电流模控制的方式进行控制。上述原边调节有源钳位反激变换器的控制方法，在变压器副边侧的负载发生变化时，谐振电感中流过的电流会随着负载的变化而变化，通过峰值电流采样电路采集谐振电感中流过电流的峰值，就可以得知负载变化的方向。将峰值电流差值iLrs与误差补偿器的输出的补偿电流ic叠加形成控制信号ipeak输入比较器，驱动模块的输入就能够更快地跟随负载变化，从而加快了有源钳位反激变换器的负载调整速度。附图说明为了更好地描述和说明这里公开的那些专利技术的实施例和/或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的专利技术、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些专利技术的最佳模式中的任何一者的范围的限制。图1是一实施例中原边调节有源钳位反激变换器的控制系统的电路拓扑图；图2是另一个实施例中原边调节有源钳位反激变换器的控制系统的电路拓扑图；图3是一实施例中原边调节有源钳位反激变换器的控制方法的流程图；图4是一实施例中负载切换过程各个电路的信号波形图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。图1是一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统的电路拓扑图。有源钳位反激变换器可以采用传统的结构，在图1所示的实施例中，有源钳位反激变换器包括变压器原边侧和变压器副边侧，其中原边侧包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统，所述有源钳位反激变换器包括变压器原边侧、变压器副边侧及辅助绕组，所述原边侧包括原边绕组、主开关管、钳位开关管、谐振电感及励磁电感，其特征在于，所述系统包括：/n辅助绕组采样电路，用于对所述辅助绕组的电压进行采样；/n峰值电流采样电路，用于对谐振电感的电流进行采样；/n峰值电流差值模块，连接所述峰值电流采样电路的输出端，用于得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量，并作为峰值电流差值输出；/n误差补偿器，第一输入端连接所述辅助绕组采样电路，第二输入端用于输入参考电压，所述误差补偿器用于将所述辅助绕组采样电路采样到的电压与所述参考电压比较并进行误差补偿，输出补偿电流；/n励磁电感电流采样电路，用于对所述励磁电感的电流进行采样；/n比较器，第一输入端输入所述峰值电流差值和补偿电流的叠加信号，第二输入端连接所述励磁电感电流采样电路的输出端；/n驱动模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种原边调节有源钳位反激变换器的控制系统，所述有源钳位反激变换器包括变压器原边侧、变压器副边侧及辅助绕组，所述原边侧包括原边绕组、主开关管、钳位开关管、谐振电感及励磁电感，其特征在于，所述系统包括：
辅助绕组采样电路，用于对所述辅助绕组的电压进行采样；
峰值电流采样电路，用于对谐振电感的电流进行采样；
峰值电流差值模块，连接所述峰值电流采样电路的输出端，用于得到所述谐振电感的峰值电流相对于前一时刻的变化量，并作为峰值电流差值输出；
误差补偿器，第一输入端连接所述辅助绕组采样电路，第二输入端用于输入参考电压，所述误差补偿器用于将所述辅助绕组采样电路采样到的电压与所述参考电压比较并进行误差补偿，输出补偿电流；
励磁电感电流采样电路，用于对所述励磁电感的电流进行采样；
比较器，第一输入端输入所述峰值电流差值和补偿电流的叠加信号，第二输入端连接所述励磁电感电流采样电路的输出端；
驱动模块，连接所述比较器的输出端，用于根据所述比较器的输出对所述主开关管和钳位开关管进行开关控制。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述励磁电感与所述原边绕组并联。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐振电感的一端连接所述励磁电感的一端和原边绕组的一端、所述谐振电感的另一端连接所述原边侧的电压输入端。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述励磁电感电流采样电路是对所述主开关管的输出端电流进行采样，以采样结果来表征所述励磁电感的电流。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括加法器，用于对所述峰值电流差值和补偿电流进行叠加，所述加法...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，许胜有，余军，苏婷，苏巍，肖金玉，刘琦，钱钦松，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