反激变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种反激变换器及其控制方法，该方法包括：在同一开关周期内基于反激变换器的限定时刻和零电流时刻判断反激变换器的工作模式；在临界模式下，控制同步整流管延迟第一时间后关断；在断续模式下，控制同步整流管再次开通第二时间；于过零检测时刻开始延迟第二时间后开通功率开关管，以实现功率开关管的零电压开通，其中，当限定时刻位于零电流时刻之前时，可判定反激变换器工作于临界模式，当限定时刻位于零电流时刻之后时，可判定反激变换器工作于断续模式。该控制方法在BCM模式下实现原边功率开关管的零电压开通时不会额外的增加副边电流的断续区间，优化了系统效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
反激变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及变换器
，具体涉及一种反激变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]反激变换器是一种绝缘式功率转换器，常用于输入和一个或多个输出之间的电流绝缘的交流至直流和直流至直流之间的转换。更确切地说，反激变换器是一个带有电感分裂的升压/降压变换器，构成一个变压器，使得电压比例与绝缘的额外优势相乘。常规的反激变换器中，通常采用同步整流管代替二极管整流器，以提高效率。
[0003]反激变换器的典型结构包括一个初级功率开关管，耦合到变压器的原边(或初级)变压器绕组，以及一个同步整流管，耦合到变压器的副边(或次级)变压器绕组。通过原边绕组和原边功率开关管，提供输入电压。原边驱动电压控制原边功率开关管的导通和关断，传导原边电流。副边开关和同步整流管在运行中作为补充。功率开关管和同步整流管的导通周期不重叠，一个开关接通，同时另一个开关断开。变压器副边部分的电流流动称为副边电流，为输出电容器充电，提供输出电压。其中，当反激变换器的开关转换发生在电源开关的非零电压时，反激变换器会发生功率损失。进而需在反激变换器中配置零电压开关(zero voltage switching，简称ZVS)，在零电压下完成开关转换，以获得高效率。在一些情况下，可以在反激变换器的副边部分配置有源箝位，当原边功率开关管断开时，嵌制原边功率开关管的漏极处的电压。
[0004]传统的零电压开关技术ZVS，需要在反激变换器中增加一个辅助开关管来实现ZVS。但是，如果采用低压型的辅助开关管，会增加一套辅助绕组，且效率不是最优；而如果采用高压型的辅助开关管，会增加相应的高压驱动电路，成本和体积不是最优。为了省去以上提到的辅助开关管，现有技术提出通过副边同步整流管额外开通一次来实现ZVS。
[0005]但是，通过副边同步整流管额外开通一次来实现ZVS的现有方案中，对原边功率开关管的导通/关断控制以及对额外开通一次的控制均在原边完成，对应的驱动信号传递到副边进而使同步整流管额外开通时需要额外增加一个隔离器件。
[0006]另外，在反激变换器的BCM模式(临界导通模式)下，现有的控制方法会使得励磁电流波形不连续，反激变换器会先进入断续，然后再开通第二脉冲驱动同步整流管。如图1所示的现有方案中BCM模式下的ZVS控制波形，其中，反激变换器额外增加了DCM区间这段断续状态，则反激变换器在BCM模式下额外插入了一段断续电流时段，在反激变换器需要低压输入和满载输出时，会增加主开关管和变压器的导通损耗，影响系统效率。
[0007]因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反激变换器及其控制方法，仅需在反激变换器的副边部分进行检测驱动就可以实现不同模式下原边功率开关管的零电压开通，且在BCM模式下实现原边功率开关管的零电压开通时也不会额外的增加副边电流的断续区
间，优化了系统效率。
[0009]根据本公开第一方面，提供了一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括原边绕组、副边绕组、与所述原边绕组连接的功率开关管以及与所述副边绕组连接的同步整流管，其中，所述控制方法包括：
[0010]在同一开关周期内检测所述反激变换器的开关频率达到预设的限定开关频率所对应的限定时刻以及所述反激变换器的副边电流的零电流时刻；
[0011]基于所述限定时刻和所述零电流时刻判断所述反激变换器的工作模式；
[0012]在判定所述反激变换器的工作模式为临界模式的情况下，控制所述同步整流管延迟第一时间后关断；
[0013]在判定所述反激变换器的工作模式为断续模式的情况下，控制所述同步整流管再次开通第二时间；
[0014]于过零检测时刻开始延迟第三时间后开通所述功率开关管，以实现所述功率开关管的零电压开通，所述过零检测时刻为所述同步整流管两功率端的电压上升至所述反激变换器的输出电压的时刻，
[0015]其中，当所述限定时刻位于所述零电流时刻之前时，可判定所述反激变换器的工作模式为临界模式，
[0016]当所述限定时刻位于所述零电流时刻之后时，可判定所述反激变换器的工作模式为断续模式。
[0017]可选地，开通所述功率开关管后，所述控制方法还包括：
[0018]在预设时间内检测所述同步整流管两功率端电压的变化率，所述预设时间设置为所述功率开关管开通前后期间的时间段；
[0019]判断所述变化率是否大于第一阈值，若是，则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长，反之则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长。
[0020]可选地，开通所述功率开关管后，所述控制方法还包括：
[0021]检测所述同步整流管两功率端电压在预设时长内的变化值，所述预设时长设置为所述功率开关管开通前后的时间段；
[0022]判断所述变化值是否大于第二阈值，若是，则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长，反之则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长。
[0023]可选地，控制所述同步整流管延迟第一时间后关断包括：
[0024]接收控制所述同步整流管关断的第一关断信号；
[0025]将第一关断信号延迟第一时间后获得的第二关断信号输送至所述同步整流管的控制端；或者
[0026]获取对应所述第一时间的第一关断阈值调整值，基于所述第一关断阈值调整值增大所述同步整流管的关断阈值。
[0027]可选地，将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长包括：
[0028]将控制所述同步整流管关断的关断信号延迟第一叠加时间后提供至所述同步整流管的控制端，所述第一叠加时间为所述第一时间或第二时间与所述第一步进时长之和；
或者
[0029]获取对应所述第一步进时长的第二关断阈值调整值，基于所述第二关断阈值调整值增大所述同步整流管的关断阈值。
[0030]可选地，将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长包括：
[0031]将控制所述同步整流管关断的关断信号延迟第一叠减时间后提供至所述同步整流管的控制端，所述第一叠减时间为所述第一时间或所述第二时间与第二步进时长之差；或者
[0032]获取对应所述第二步进时长的第三关断阈值调整值，基于所述第三关断阈值调整值减小所述同步整流管的关断阈值。
[0033]可选地，所述第三时间等于反激变换器的谐振周期时间乘以x，其中，x包括但不限定于1/5、9/40、1/4、7/24、1/3中的一个。
[0034]可选地，控制所述功率开关管导通的开通信号，以及控制所述功率开关管关断的关断信号均生成于所述反激变换器的副边部分，并经由隔离元件传输至所述反激变换器的原边部分。
[0035]根据本公开第二方面，提供了一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括原边绕组、副边绕组、与所述原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括原边绕组、副边绕组、与所述原边绕组连接的功率开关管以及与所述副边绕组连接的同步整流管，其中，所述控制方法包括：在同一开关周期内检测所述反激变换器的开关频率达到预设的限定开关频率所对应的限定时刻以及所述反激变换器的副边电流的零电流时刻；基于所述限定时刻和所述零电流时刻判断所述反激变换器的工作模式；在判定所述反激变换器的工作模式为临界模式的情况下，控制所述同步整流管延迟第一时间后关断；在判定所述反激变换器的工作模式为断续模式的情况下，控制所述同步整流管再次开通第二时间；于过零检测时刻开始延迟第三时间后开通所述功率开关管，以实现所述功率开关管的零电压开通，所述过零检测时刻为所述同步整流管两功率端的电压上升至所述反激变换器的输出电压的时刻，其中，当所述限定时刻位于所述零电流时刻之前时，可判定所述反激变换器的工作模式为临界模式，当所述限定时刻位于所述零电流时刻之后时，可判定所述反激变换器的工作模式为断续模式。2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，开通所述功率开关管后，所述控制方法还包括：在预设时间内检测所述同步整流管两功率端电压的变化率，所述预设时间设置为所述功率开关管开通前后期间的时间段；判断所述变化率是否大于第一阈值，若是，则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长，反之则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长。3.根据权利要求1所述的控制方法，其中，开通所述功率开关管后，所述控制方法还包括：检测所述同步整流管两功率端电压在预设时长内的变化值，所述预设时长设置为所述功率开关管开通前后的时间段；判断所述变化值是否大于第二阈值，若是，则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长，反之则在下一开关周期内将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长。4.根据权利要求1所述的控制方法，其中，控制所述同步整流管延迟第一时间后关断包括：接收控制所述同步整流管关断的第一关断信号；将第一关断信号延迟第一时间后获得第二关断信号输送至所述同步整流管的控制端；或者获取对应所述第一时间的第一关断阈值调整值，基于所述第一关断阈值调整值增大所述同步整流管的关断阈值。5.根据权利要求2和3中任一项所述的控制方法，其中，将所述第一时间或所述第二时间增大第一步进时长包括：
将控制所述同步整流管关断的关断信号延迟第一叠加时间后提供至所述同步整流管的控制端，其中，所述第一叠加时间为所述第一时间或第二时间与所述第一步进时长之和；或者获取对应所述第一步进时长的第二关断阈值调整值，基于所述第二关断阈值调整值增大所述同步整流管的关断阈值。6.根据权利要求2和3中任一项所述的控制方法，其中，将所述第一时间或所述第二时间减小第二步进时长包括：将控制所述同步整流管关断的关断信号延迟第一叠减时间后提供至所述同步整流管的控制端，第一叠减时间为所述第一时间或所述第二时间与第二步进时长之差；或者获取对应所述第二步进时长的第三关断阈值调整值，基于所述第三关断阈值调整值减小所述同步整流管的关断阈值。7.根据权利要求1所述的控制方法，其中，控制所述功率开关管导通的开通信号，以及控制所述功率开关管关断的关断信号均生成于所述反激变换器的副边部分，并经由隔离元件传输至所述反激变换器的原边部分。8.一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括原边绕组、副边绕组、与所述原边绕组连接的功率开关管以及与所述副边绕组连接的同步整流管，其中，所述控制方法包括：检测所述反激变换器的负载大小；基于所述负载判断所述反激变换器的工作模式；在判定所述反激变换器的工作模式为临界模式的情况下，控制所述同步整流管延迟第一时间后关断；在判定所述反激变换器的工作模式为断续模式的情况下，控制所述同步整流管再次开通第二时间；在判定所述反激变换器的工作模式为辅助模式的情况下，于每N个开关周期中的前N
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【专利技术属性】
技术研发人员：许祥勇，
申请(专利权)人：杰华特微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：