实现恒定输出电流的初级控制的功率变换器及方法技术

本发明专利技术公开了一种实现恒定输出电流的初级控制的功率变换器及方法，它通过钳制误差信号调整初级控制的功率变换器实现恒定的输出电流。电感电流流过反激式变换器的电感。在恒定的电压模式，调整电感开关控制信号的脉冲宽度从而维持反激式变换器输出电压恒定。电感开关控制信号控制流过电感电流的开关。在恒定电流模式，比较电路，控制环路和钳制电路用于维持电感电流的峰值。比较电路根据电感电流斜坡上升的斜率产生计时信号。控制环路使用计时信号和反馈信号来产生时间误差信号。钳制产生电路使用时间误差信号产生钳制信号，此信号调整电感开关控制信号的脉冲宽度来钳制处于恒定电流模式的反激式变换器输出电流的峰值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源变换领域，尤其涉及一种通过调整实现恒定输出电流的初级控制的功率变换器。另外，还涉及一种通过调整实现初级控制的功率变换器输出恒定电流的方法。
技术介绍
多年来，各种用于恒流恒压反激式电源的控制IC(集成电路)已经得到发展和应用，其应用包括离线式AC/DC(交流/直流)电源适配器、充电器和移动设备的备用电源。 图1为一种现有的典型的通过变压器11次级来控制的恒流输出反激式变换器10的电路图。变压器11包含三个绕组初级绕组Lp，次级绕组Ls和辅助绕组La。反激式变换器10包含一个作为初级开关的外接MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)12，一个表示变压器11铜线绕组其阻抗损耗的次级电阻13，第一个电流感应电阻14，次级整流管15，输出电容16，光耦17，第二个电流感应电阻18，偏置电阻19，电流限制三极管20以及采用传统的峰值电流模式脉冲宽度调制(又称“脉宽调制”，简称“PWM”)的控制IC 21。控制IC 21起动的初始能量由电阻22和电容23提供。当反激式变换器10稳定后，变压器11的辅助绕组La通过整流器24为控制IC 21提供能量。第二个电流感应电阻18和三极管20控制输出电流。三极管20调节第二个电流感应电阻18其两端电压为预设的基极发射极电压(VBE)。因此反激式变换器10的输出电流等于VBE除以第二个电流感应电阻18其电阻值。反激式变换器10的缺点之一是基极发射极电压VBE和输出电流都随温度而变化。而且，VBE会导致重大的功率损耗。另外，为了安全所要用到的光耦17会增加总的材料成本，从而导致反激式变换器10的成本昂贵。 图2A为现有的第二种典型的通过变压器11初级来控制的恒流输出反激式变换器25的电路图。它与图1中的现有技术相比，反激式变换器25不包含反激式变换器10中的光耦和变压器次级电流感应元件。但是反激式变换器25具有输出电流不准确性，其原因为(a)变压器初级电感的变化，和(b)流过初级电感Lp实际的峰值电流与通过电流感应电阻14感应到的峰值电流有微小的差别。变压器11其初级电感值的变化会导致反激式变换器25的输出电流随之变化。初级电感Lp的峰值电流与感应电阻14上的压降Vcs感应到的峰值电流有微小的差别，其原因为控制IC 21其电流感应比较器的信号传输具有延迟，并且关闭外接MOSFET 12也具有延迟。 图2B为图2A中的反激式变换器25峰值电流的检测误差的示意图。图2B中栅极(GATE)波形为图2A中作为主开关的MOSFET 12的栅极开/关驱动电压的波形图。在T1时间，GATE变为高，MOSFET 12导通。初级电感电流ILP以dl/dt＝Vp/Lp的斜率线性的斜坡上升，其中Vp为初级电感两端的电压，Lp为初级电感的电感值。因此感应电阻上的压降Vcs也会按比例的斜坡上升。当感应电压信号Vcs在T2时间达到Vref(参考电压)时，初级峰值电流Ip即Vref/Rcs，其中Rcs为电流感应电阻14的阻值。但由于控制IC 21的电流限制比较器的信号传输延迟和PWM控制逻辑和驱动的延迟，GATE直到T3时间才变为低从而关断。(T3-T2)就是GATE关断的延迟时间。MOSFET 12的漏极电压在开关关断的T3时间会突然变高，但初级电感电流ILP会继续升高直到T4时间，此时MSOFET 12的漏极电压升高到VIN，初级电感Lp上的电压极性反转。结果，初级电感的最终峰值电流是Ipf而不是Ip。不幸的是，初级电感最终的峰值电流Ipf会变化，因为(T3-T2)和(T4-T3)会随温度的变化、输入电压的不同、IC工艺变化、外部器件的偏差和PCB板布局的差异而变化。所有的这些变化将产生误差，从而导致反激式变换器25其输出电流不精确。 综上所述，要寻求一种通过初级来控制并且成本低的用于校准反激式变换器输出电流的方法。这种方法通过减少使用IC和外部元件的数目来消除如上所述现有技术的缺陷。这种方法不需要次级电路和光耦。此外，反激式变换器的输出电流尽可能最大的不受温度的变化、输入电压的不同、IC工艺的变化、外部元件的偏差和PCB布局的差异等的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现初级控制的功率变换器输出恒定电流的方法，它通过钳制误差信号调整初级控制的功率变换器实现恒定的输出电流。另外，本专利技术还又提供一种实现恒定输出电流的初级控制的功率变换器，它通过钳制误差信号调整初级控制的功率变换器实现恒定的输出电流。 为了解决以上技术问题，本专利技术提供了如下技术方案 一种方法，其可以维持反激式变换器输出电流恒定，它包括a)使用反激式变换器辅助绕组两端的电压产生反馈信号；b)通过比较计时电容上的电荷数决定目标时间；c)使用目标时间和反馈信号下降沿之间的延迟得到误差信号；和d)使用误差信号调整脉宽调制误差放大器的输出电压。 又提供了一种方法，它包括(a)接收反映第一时间的反馈信号，其中流过反激式变换器的初级电感的电流停止增加的时间为第一时间，其中的反激式变换器输出电流信号；(b)接收反映电感电流增加斜率的开关信号；(c)接收反映目标时间的计时信号，此目标时间为当电感电流以某一斜率持续上升达到预先设定的限制电流的时间；(d)产生具有一定脉冲宽度的电感开关控制信号，其中的电感开关控制信号由脉宽调制误差放大器的输出电压产生；(e)使用计时信号产生钳制信号；(f)使用钳制信号调整电感开关控制信号的脉冲宽度从而限制反激式变换器输出电流。 还提供了一种元件，它包括一个由电感开关控制信号控制的电感开关，其中的电感开关控制信号具有一定的脉冲宽度；一个电感，在斜坡上升时间内，电感电流在电感中以某一斜率斜坡上升，其中的斜坡上升时间在第一时间停止，电感电流在第一时间停止增加；一个产生计时信号的比较电路，其中计时信号反映目标时间，此时间为当电感电流以某一斜率斜坡上升达到预先设定的限制电流的时间；和一个钳制产生电路，此钳制产生电路产生钳制信号，其中的钳制信号为由计时信号决定的电压信号，所述钳制信号用以调整电感开关控制信号的脉冲宽度从而限制元件的输出电流。 最后，又提供了一种功率变换器，它包括一个初级绕组；一个开关，当开关导通时电感电流流过初级绕组，和电感开关由电感开关控制信号控制；一个误差放大器，其输出电压信号，其中的电感开关控制信号具有一定的脉冲宽度，电感开关控制信号的脉冲宽度由误差放大器的输出电压决定；和一个限制功率变换器在恒定电流模式时输出电流的电路，此电路钳制误差放大器的输出电压。 其中，比较电路和控制环路用于维持流过反激式变换器电感的电流的峰值。电感开关控制信号控制电感电流流过的开关。电感电流在上升时间内以某一斜率斜坡上升并在上升时间结束时停止上升。比较电路产生反映目标时间的计时信号，此目标时间为电感电流持续上升到达预先设定的限制电流的时间。控制环路接收计时信号并将目标时间与停止斜坡上升的时间相比较。当目标时间在斜坡上升停止之后发生，电感开关控制信号的脉冲宽度将增加。通过调整频率和脉冲宽度控制电感电流的峰值。 在另一种实现电路中，反激式变换器通过使用辅助绕组两端的电压产生反馈信号从而维持输出电流恒定。目标时间通过比较计时电容上积累的电荷来确定，误差信号为目标时间与反馈信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其特征在于，其可以维持反激式变换器输出电流恒定，它包括：　ａ）使用反激式变换器辅助绕组两端的电压产生反馈信号；　ｂ）通过比较计时电容上的电荷数决定目标时间；　ｃ）使用目标时间和反馈信号下降沿之间的延迟得到误差信号；和　ｄ）使用误差信号调整脉宽调制误差放大器的输出电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈特格镶，
申请(专利权)人：技领半导体上海有限公司，技领半导体国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]