不对称半桥反激式变换器及其开关控制方法、电源设备技术

本申请适用于电子变换器技术领域，提供了一种不对称半桥反激式变换器及其开关控制方法、电源设备，其中，不对称半桥反激式变换器中的采样电阻连接在谐振电容与半桥结构的第二输入端之间，开关控制方法包括：获取低边开关管导通时，变压器的原边电流以及原边电流的变化速率；根据该变化速率确定半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段；若目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且原边电流为负值，且原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制低边开关管断开，使得不对称半桥反激式变换器在由高输出电压场景转换为低输出电压场景时也可以实现高边开关管的软开关功能，从而提高了不对称半桥反激式变换器的电能转换效率和稳定性。称半桥反激式变换器的电能转换效率和稳定性。称半桥反激式变换器的电能转换效率和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
不对称半桥反激式变换器及其开关控制方法、电源设备


[0001]本申请属于电子变换器
，尤其涉及一种不对称半桥反激式变换器及其开关控制方法、电源设备。

技术介绍

[0002]不对称半桥(asymmetrical half
‑
bridge，AHB)反激式变换器是一种新型的软开关变换器，其作为开关电源的一种，通常被应用于隔离型的直流转直流领域。在实际应用中，通过调节AHB反激式变换器的半桥结构中的高边开关管的导通时长和低边开关管的导通时长，不仅可以实现对输出电压的调整，而且可以使低边开关管和高边开关管实现软开关(即零电压开关，Zero Voltage Switch，ZVS)功能，从而提高AHB反激式变换器的电能转换效率。
[0003]现有技术中，为了确保在宽输出电压范围场景下，AHB反激式变换器中的开关管依然能够实现ZVS功能，传统的开关控制策略是：根据实际场景需要的最大输出电压与AHB反激式变换器的实际输出电压的比值，线性延长AHB反激式变换器中的漏电感与谐振电容的谐振时长，并根据延长后的谐振时长计算低边开关管的导通时长，根据计算出的低边开关管的导通时长来对低边开关管进行关断控制。然而，上述传统的开关控制策略只适用于输出电压固定的高输出电压场景，当AHB反激式变换器由高输出电压场景转换为低输出电压场景时，采用上述计算出的低边开关管的导通时长来对低边开关管进行关断控制，无法使变压器的原边具有足够的负向电流，从而导致高边开关管无法实现ZVS功能，进而降低了AHB反激式变换器的电能转换效率和可靠性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种不对称半桥反激式变换器及其开关控制方法、电源设备，以解决传统的开关控制方法导致不对称半桥反激式变换器在从高输出电压场景转换为低输出电压场景时，无法实现高边开关管的软开关功能，降低了不对称半桥反激式变换器的电能转换效率和稳定性的技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种不对称半桥反激式变换器的开关控制方法，所述不对称半桥反激式变换器包括由高边开关管和低边开关管组成的半桥结构、漏电感、励磁电感、变压器、谐振电容及采样电阻；所述半桥结构的第一输入端和第二输入端分别连接直流电源的正极和负极，所述漏电感、所述励磁电感、所述谐振电容及所述采样电阻依次串联在所述半桥结构的输出端和第二输入端之间，所述变压器的原边线圈与所述励磁电感并联；所述开关控制方法包括：
[0006]获取所述低边开关管导通时，所述变压器的原边电流以及所述原边电流的变化速率；
[0007]根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段；
[0008]若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述
原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制所述低边开关管断开。
[0009]在第一方面一种可选的实现方式中，所述若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制所述低边开关管断开，包括：
[0010]若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，则实时监测所述原边电流是否由正值变为负值；
[0011]若所述原边电流由正值变为负值，则启动计时器开始计时；
[0012]在所述计时器的计时时长等于预设时长阈值时，控制所述低边开关管断开。
[0013]在第一方面一种可选的实现方式中，所述预设时长阈值根据以下公式确定得到：
[0014]Teng＝(Ineg*l
mag
*V
omax
)/(V
out2
*N
p
)；
[0015]其中，Teng为所述预设时长阈值，Ineg为所述预设电流阈值，V
out
为所述不对称半桥反激式变换器的实际输出电压，N
p
为所述变压器的原边线圈与副边线圈的匝数比，l
mag
为所述励磁电感的感抗，V
omax
为所述不对称半桥反激式变换器的最大输出电压。
[0016]在第一方面一种可选的实现方式中，所述根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段，包括：
[0017]若所述变化速率对应的数量级为第一数量级，则确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段为谐振放电阶段。
[0018]在第一方面一种可选的实现方式中，所述根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段，包括：
[0019]若所述变化速率对应的数量级为第二数量级，则确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段为谐励磁电流下降阶段；所述第一数量级大于所述第二数量级。
[0020]在第一方面一种可选的实现方式中，还包括：
[0021]若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述原边电流的大小小于所述预设电流阈值，则维持所述低边开关管导通。
[0022]在第一方面一种可选的实现方式中，还包括：
[0023]若所述目标电流变化阶段为谐振放电阶段，则维持所述低边开关管导通。
[0024]第二方面，本申请实施例提供一种开关控制装置，所述不对称半桥反激式变换器包括由高边开关管和低边开关管组成的半桥结构、漏电感、励磁电感、变压器、谐振电容及采样电阻；所述半桥结构的第一输入端和第二输入端分别连接直流电源的正极和负极，所述漏电感、所述励磁电感、所述谐振电容及所述采样电阻依次串联在所述半桥结构的输出端和第二输入端之间，所述变压器的原边线圈与所述励磁电感并联；所述开关控制装置包括：
[0025]第一获取单元，用于获取所述低边开关管导通时，所述变压器的原边电流以及所述原边电流的变化速率；
[0026]第一确定单元，用于根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段；
[0027]开关控制单元，用于若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制所述低边开关管断开。
[0028]第三方面，本申请实施例提供一种不对称半桥反激式变换器，包括由高边开关管
和低边开关管组成的半桥结构、漏电感、励磁电感、变压器、谐振电容及采样电阻；
[0029]所述半桥结构的第一输入端和第二输入端分别连接直流电源的正极和负极，所述漏电感、所述励磁电感、所述谐振电容及所述采样电阻依次串联在所述半桥结构的输出端和第二输入端之间，所述变压器的原边线圈与所述励磁电感并联；所述高边开关管的第一导通端作为所述半桥结构的第一输入端，所述高边开关管的第二导通端与所述低边开关管的第一导通端共接并作为所述半桥结构的输出端，所述低边开关管的第二导通端作为所述半桥结构的第二输入端。
[0030]第四方面，本申请实施例提供一种电源设备，包括直流电源、如上述第二方面所述的开关控制装置以及如上述第三方面所述的不对称半桥反激式变换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称半桥反激式变换器的开关控制方法，其特征在于，所述不对称半桥反激式变换器包括由高边开关管和低边开关管组成的半桥结构、漏电感、励磁电感、变压器、谐振电容及采样电阻；所述半桥结构的第一输入端和第二输入端分别连接直流电源的正极和负极，所述漏电感、所述励磁电感、所述谐振电容及所述采样电阻依次串联在所述半桥结构的输出端和第二输入端之间，所述变压器的原边线圈与所述励磁电感并联；所述开关控制方法包括：获取所述低边开关管导通时，所述变压器的原边电流以及所述原边电流的变化速率；根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段；若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制所述低边开关管断开。2.根据权利要求1所述的开关控制方法，其特征在于，所述若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，且所述原边电流为负值，且所述原边电流的大小等于预设电流阈值，则控制所述低边开关管断开，包括：若所述目标电流变化阶段为励磁电流下降阶段，则实时监测所述原边电流是否由正值变为负值；若所述原边电流由正值变为负值，则启动计时器开始计时；在所述计时器的计时时长等于预设时长阈值时，控制所述低边开关管断开。3.根据权利要求1所述的开关控制方法，其特征在于，所述预设时长阈值根据以下公式确定得到：Teng＝(Ineg*l
mag
*V
omax
)/(V
out2
*N
p
)；其中，Teng为所述预设时长阈值，Ineg为所述预设电流阈值，V
out
为所述不对称半桥反激式变换器的实际输出电压，N
p
为所述变压器的原边线圈与副边线圈的匝数比，l
mag
为所述励磁电感的感抗，V
omax
为所述不对称半桥反激式变换器的最大输出电压。4.根据权利要求1所述的开关控制方法，其特征在于，所述根据所述变化速率确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段，包括：若所述变化速率对应的数量级为第一数量级，则确定所述半桥反激式变换器所处的目标电流变化阶段为谐振放电阶段。5.根据权利要求4所述的开关控制方法，其特征在于，其特征在于，所述根据所述变化速率确定所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，东伟，盛琳，
申请(专利权)人：茂睿芯深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：