一种反激变换器输出电流估算电路及其使用装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种无需原边采样电阻的反激变换器输出电流估算电路，通过对变压器绕组电压进行积分、处理和滤波，即可在变压器原边侧估算出输出电流信息，进而实现输出恒流。本发明专利技术省去了原边采样电阻，降低变换器复杂性及损耗，可适用于临界断续或断续的反激变换器或者非隔离的buckboost变换器。非隔离的buckboost变换器。非隔离的buckboost变换器。

【技术实现步骤摘要】
一种反激变换器输出电流估算电路及其使用装置


[0001]本专利技术涉及电力电子
中的开关电源技术，特别涉及一种适用于反激变换器的无原边采样电阻的输出电流估算电路。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术应用的快速发展，人们对开关变换器的小体积、高效率和高可靠性要求越来越高。与此同时，出于对安全性的考虑，其输入和输出之间端通常需要电气隔离以避免由于故障而导致触电的隐患。反激变换器拓扑是在Buck
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Boost拓扑的基础上加入隔离变压器，不仅实现了输入输出的电气隔离，而且通过增加次级绕组和电路可轻易的实现多路输出。除此之外，由于其拓扑结构简单，元器件少，易控制等特点，在中小功率开关电源中被广泛运用。
[0003]对于LED驱动电源或者是蓄电池恒流充电等应用，需要对负载实现精确的恒流控制。根据输出电流采样方式的不同，恒流型反激式变换器的控制架构可分为原边反馈控制和副边反馈控制。其中副边反馈控制一般直接采样输出电流，然后通过光耦或其他隔离器件用以实现控制电路与输出的隔离，此种方式由于是对输出电信号直接采样，可以实现较高的输出电信号精度以及快速的动态性能。但是由于引入了光耦或其它隔离器件，必然会增加控制电路的成本和复杂性，系统成本升高的同时其可靠性也大大降低。采用原边反馈控制方式，通常通过采样电阻采样隔离变换器的原边电流信号来推算出输出电流信息，从而实现输出电流的精确稳定。原边反馈控制方式可以在保证输出电流精度的同时，去掉光耦等隔离器件，简化了系统外围控制电路的复杂性，降低了系统体积和成本。r/>[0004]基于原边侧串联采样电阻来实现的原边恒流反激变换器的原理框图如图1所示，其中模块101为原边恒流控制芯片。此种原边绕组电流变化信息的获取方式虽然实现简单，但采样电阻上带来的损耗会降低系统整机的效率，而且采样电阻的精度会影响到输出恒流的精度。
[0005]因此，如何不通过在原边侧串联采样电阻的方式去获取到反激变压器输出电流的信息，消除原边侧串联采样电阻带来的损耗，从而进一步提高原边反馈恒流反激变换器的效率，是一项非常具有实际意义和挑战性的工作。

技术实现思路

[0006]针对反激变换器采用原边恒流控制时存在的问题，本专利技术提出一种反激变换器输出电流估算电路，无需原边采样电阻采样原边电流，即可在变压器原边侧估算出输出电流信息，进而实现输出恒流。
[0007]具体而言，一种反激变换器输出电流估算电路，包括：开关积分电路、开关控制信号产生电路和滤波电路；
[0008]所述的开关积分电路，包括：积分电路和开关S1；开关S1与积分电路中的积分电容并联，所述开关积分电路接收变压器绕组Wt两端的电压信息，所述开关S1接收开关控制信
号产生电路产生的控制信号VG_S1，输出三角波信号Vs；
[0009]所述的开关控制信号产生电路，根据变压器绕组Wt两端的电压信息产生开关S1的控制信号VG_S1，控制信号VG_S1的开关频率与反激变换器原边开关管开关频率一致，其低电平区间与反激变换器副边整流管续流区间相同；
[0010]所述的滤波电路，接收开关积分电路输出的三角波信号Vs，对其进行滤波后输出反映反激变换器输出电流信息的电压信号Vio_est。
[0011]作为优选，所述的积分电路为电阻R3和积分电容C1构成的无源积分电路；
[0012]电阻R3的一端连接变压器绕组Wt的异名端，电阻R3的另一端接积分电容C1的一端，积分电容C1的另一端接变压器绕组Wt的同名端和控制地，积分电容C1与开关S1并联，电阻R3和积分电容C1的连接点输出三角波信号Vs。
[0013]作为优选，所述开关控制信号产生电路，包括：电阻R1和电阻R2构成的分压网络、比较器Uc1及基准电压Vref；电阻R1的一端连接变压器绕组Wt的异名端，电阻R1的另一端接电容R2的一端和比较器Uc1的负输入端,电阻R2的另一端接变压器绕组Wt的同名端，比较器Uc1的正输入端接基准电压Vref，比较器Uc1的输出端输出控制信号VG_S1。
[0014]作为优选，基准电压Vref是固定的电压值。基准电压Vref是根据变压器绕组Wt的绕组电压产生的电压。
[0015]作为优选，所述滤波电路为电阻R4和和电容C2构成的RC滤波器，电阻R4的一端接收开关积分电路输出的三角波信号Vs，电阻R4的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接控制地，电阻R4和电容C2的连接点输出反映反激变换器输出电流信息的直流电压信号Vio_est。
[0016]作为优选，所述反激变换器输出电流估算电路，还包括：放大电路；所述放大电路输入端与开关积分电路的输出端电连接，所述放大电路输出端与滤波电路的输入端电连接，放大电路对开关积分电路输出三角波信号Vs进行放大。
[0017]作为优选，所述反激变换器输出电流估算电路，还包括：跟随电路；所述的跟随电路输入端与开关积分电路的输出端电连接，所述的跟随电路与滤波电路的输入端电连接，跟随电路对开关积分电路输出三角波信号Vs进行跟随。
[0018]一种原边恒流控制装置，包括：反激变换器、恒流控制电路和反激变换器输出电流估算电路；
[0019]所述反激变换器包括原边开关管Q1、变压器T、副边整流管Do、输出电容Co；其中，原边开关管Q1是单个半导体元件或者多个半导体元件构成的复合开关管；原边开关管Q1的一端连接输入电压Vin的正端，另一端连接控制地和变压器T的原边绕组Wt的同名端，变压器T的原边绕组Wt的异名端接输入电压Vin的负端，变压器T的副边绕组的异名端接副边整流管Do的阳极，副边整流管Do的阴极接输出电容Co的正端，输出电容Co的负端接变压器T的副边绕组的同名端；所述反激变换器输出电流估算电路的一个输入端接变压器T的原边绕组Wt的异名端，另一个输入端接控制地，反激变换器输出电流估算电路的输出端接恒流控制电路的输入端，恒流控制电路的输出端输出原边开关管Q1的驱动信号VGS；
[0020]所述恒流控制电路根据接收的反映反激变换器输出电流信息的电压信号Vio_est，与内部恒流基准进行比较，二者之间的误差经放大之后对产生的原边开关管Q1的驱动信号VGS进行调制，控制反激变换器输出电流恒定。
[0021]一种原边恒流控制装置，包括：反激变换器输出电流估算电路、准单级反激变换器、恒流控制电路；
[0022]所述准单级反激变换器，包括：输入整流桥B1、输入电容Cin、二极管D1～D4、电感L1、变压器T、母线电容Cbus、原边开关管Q1、副边整流管Do、输出电容Co；
[0023]所述输入整流桥B1的两个输入端连接输入交流电压源Vac的两端，其正输出端连接输入电容Cin的一端、电感L1的一端和二极管D1的阳极，电感L1的另一端连接二极管D2的阴极、二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接原边开关管Q1的一端、二极管D4的阳极和变压器T原边绕组的异名端，二极管D4的阴极接二极管D1的阴极、母线电容Cbus的正端和变压器T原边绕组的同名端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，包括：开关积分电路、开关控制信号产生电路和滤波电路；所述的开关积分电路，包括：积分电路和开关S1；开关S1与积分电路中的积分电容并联，所述开关积分电路接收变压器绕组Wt两端的电压信息，所述开关S1接收开关控制信号产生电路产生的控制信号VG_S1，输出三角波信号Vs；所述的开关控制信号产生电路，根据变压器绕组Wt两端的电压信息产生开关S1的控制信号VG_S1，控制信号VG_S1的开关频率与反激变换器原边开关管开关频率一致，其低电平区间与反激变换器副边整流管续流区间相同；所述的滤波电路，接收开关积分电路输出的三角波信号Vs，对其进行滤波后输出反映反激变换器输出电流信息的电压信号Vio_est。2.根据权利要求1所述的一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，所述的积分电路为电阻R3和积分电容C1构成的无源积分电路；电阻R3的一端连接变压器绕组Wt的异名端，电阻R3的另一端接积分电容C1的一端，积分电容C1的另一端接变压器绕组Wt的同名端和控制地，积分电容C1与开关S1并联，电阻R3和积分电容C1的连接点输出三角波信号Vs。3.根据权利要求1所述的一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，所述开关控制信号产生电路，包括：电阻R1和电阻R2构成的分压网络、比较器Uc1及基准电压Vref；电阻R1的一端连接变压器绕组Wt的异名端，电阻R1的另一端接电容R2的一端和比较器Uc1的负输入端,电阻R2的另一端接变压器绕组Wt的同名端，比较器Uc1的正输入端接基准电压Vref，比较器Uc1的输出端输出控制信号VG_S1。4.根据权利要求3所述的一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，基准电压Vref是固定的电压值。5.根据权利要求1所述的一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，所述滤波电路为电阻R4和和电容C2构成的RC滤波器，电阻R4的一端接收开关积分电路输出的三角波信号Vs，电阻R4的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接控制地，电阻R4和电容C2的连接点输出反映反激变换器输出电流信息的直流电压信号Vio_est。6.根据权利要求1所述的一种反激变换器输出电流估算电路，其特征在于，所述反激变换器输出电流估算电路，还包括：放大电路；所述放大电路输入端与开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，张佳豪，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：