桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路制造技术

本实用新型专利技术提出一种桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，包括第一双向开关单元和第一电阻采样单元，第一双向开关单元和第一电阻采样单元串联连接形成的串联支路连接在第一电流互感器的副边绕组的两端，第一双向开关单元可双向导通，第二双向开关单元和第二电阻采样单元，第二双向开关单元和第二电阻采样单元串联连接形成的串联支路连接在第二电流互感器的副边绕组的两端，第二双向开关单元可双向导通，信号处理电路接收第一电阻采样单元输出的第一采样信号和第二电阻采样单元输出的第二采样信号，第一采样信号与第二采样信号反向，并将第一采样信号与第二采样信号叠加而精准地检测变压器电流信号，且电路结构简单。且电路结构简单。且电路结构简单。

【技术实现步骤摘要】
桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路
[0001]本申请要求于2021年10月25日提交中国专利局、申请号为202111238076.4、申请名称为“桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本技术涉及电源领域，尤其是一种桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路。

技术介绍

[0003]桥式隔离型开关电源是目前DC/DC变换器中最常用的电路拓扑之一，在中大功率应用场合更是首选拓扑，如车载OBC、光伏、储能等应用场合。常见的桥式隔离型开关电源包括全桥电路拓扑和半全桥电路拓扑，如图1所示为典型的全桥电路拓扑结构示意图，其包括变压器T，原边电路包括开关管S1至开关管S4组成的全桥桥式开关单元，开关管S1和开关管S2形成第一桥臂，开关管S3和开关管S4形成第二桥臂，开关管S1和开关管S3为上管，开关管S2和开关管S4为下管，全桥桥式开关单元接收输入电压Uin，还包括副边整流电路210，其连接变压器T的副边绕组，输出输出电压Uout。如图2所示为典型的半桥电路拓扑结构示意图，与全桥不同的是，其原边包括开关管S1和开关管S2组成的开关桥臂，以及第一电容C1和第二电容C2组成的电容桥臂，开关桥臂和电容桥臂组成半桥桥式开关单元。
[0004]如图1和图2所示，桥式隔离型开关电源均包括一个高频变压器T，由于：桥式隔离型开关电源中各开关管通态压降不同，控制电路输出的开关管的驱动脉冲正负半周不对称等原因，使得加在变压器原边的电压正负波形幅值不等，而引起变压器的偏磁现象，且在此类变换器中普遍存在。当偏磁严重时会导致变压器磁芯单向饱和，致使原边绕组瞬间过流，损毁功率器件。因此在各种桥式隔离型开关电源中，无论采用哪种控制方式都必须采取相应的变压器偏磁抑制措施，来保证变压器始终处于对称平衡运行状态。
[0005]目前常用的变压器偏磁抑制措施为在变压器回路中串联隔直电容，由于该隔直电容需要流过功率级的大电流，因此一般隔直电容体积较大，且功率电流越大，需要的隔直电容的体积就越大，成本越高，这与电源变换器的小型化发展趋势相背。另也有部分电路无法加隔直电容，也即隔直电容并不能应用于所有的桥式隔离型开关电源。还可以通过变压器偏磁检测电路检测变压器的偏磁量，然后通过偏磁控制电路将偏磁量控制到最小，在这种控制方式中，如何精准的检测变压器的偏磁量至关重要，目前的检测电路存在体积大，检测不精准等问题。
[0006]因此，设计一种桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路以精准检测变压器的偏磁量，成为业界研究的重点。

技术实现思路

[0007]本技术提出一种桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，包括：第一电
流互感器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组与桥式隔离型开关电源的桥式开关单元中的第一开关管串联连接；第二电流互感器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组与桥式隔离型开关电源的桥式开关单元中的第二开关管串联连接，其中第一开关管与第二开关管在桥式隔离型开关电源工作时其驱动信号相位相差180度，并第一开关管与第二开关管的驱动信号之间有一定的死区时间；第一双向开关单元和第一电阻采样单元，第一双向开关单元和第一电阻采样单元串联连接，并第一双向开关单元和第一电阻采样单元形成的串联支路连接在第一电流互感器的副边绕组的两端，第一双向开关单元可双向导通，并在第二开关管的关断期间导通；第二双向开关单元和第二电阻采样单元，第二双向开关单元和第二电阻采样单元串联连接，并第二双向开关单元和第二电阻采样单元形成的串联支路连接在第二电流互感器的副边绕组的两端，第二双向开关单元可双向导通，并在第一开关管的关断期间导通；信号处理电路，第一输入端连接第一电阻采样单元，以接收表征流过第一开关管的电流的第一采样信号，第二输入端连接第二电阻采样单元，以接收表征流过第二开关管的电流的第二采样信号，其中第一采样信号与第二采样信号反向，信号处理电路将第一采样信号和第二采样信号叠加处理后输出变压器电流表征信号。
[0008]更进一步的，第一开关管和第二开关管为桥式开关单元的同一桥臂上的上下管、两个桥臂上的上管或两个桥臂上的下管。
[0009]更进一步的，还包括第一复位及保护电路和第二复位及保护电路，第一复位及保护电路连接在第一电流互感器的副边绕组的两端与第一双向开关单元和第一电阻采样单元形成的串联支路的两端之间，第二复位及保护电路连接在第二电流互感器的副边绕组的两端与第二双向开关单元和第二电阻采样单元形成的串联支路的两端之间。
[0010]更进一步的，第一电流互感器的原边绕组和第一开关管连接，其中第一电流互感器的原边绕组和第一开关管的连接点为第一连接点，第二电流互感器的原边绕组和第二开关管连接，其中第二电流互感器的原边绕组和第二开关管的连接点为第二连接点，第一电阻采样单元的第一端连接第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的同名端，第一电阻采样单元的第二端通过第一双向开关单元与第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的异名端连接，并第一电阻采样单元的第二端接地，第一采样信号自第一电阻采样单元的第一端输出；第二电阻采样单元的第一端连接第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的异名端，第二电阻采样单元的第二端通过第二双向开关单元与第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的同名端连接，并第二电阻采样单元的第二端接地，第二采样信号自第二电阻采样单元的第一端输出。
[0011]更进一步的，第一电流互感器的原边绕组和第一开关管连接，其中第一电流互感器的原边绕组和第一开关管的连接点为第一连接点，第二电流互感器的原边绕组和第二开关管连接，其中第二电流互感器的原边绕组和第二开关管的连接点为第二连接点，第一电阻采样单元的第一端通过第一双向开关单元连接第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的同名端，第一电阻采样单元的第二端与第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的异名端连接，并第一电阻采样单元的第二端接地，第一采样信号自第一电阻采样单元的第一端输出；第二电阻采样单元的第一端通过第二双向开关单元连接第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的异名端，第二电阻采样单元的第二端与第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的同名端连接，并第二电阻采样单元的第二端接地，第二采样
信号自第二电阻采样单元的第一端输出。
[0012]更进一步的，第一双向开关单元和第二双向开关单元由两个共源极的金属氧化物半导体场效应晶体管形成。
[0013]更进一步的，金属氧化物半导体场效应晶体管的两端均并联一电阻。
[0014]更进一步的，还包括双向开关控制单元，输出第一控制信号至第一双向开关单元的控制端，并输出第二控制信号至第二双向开关单元的控制端，以控制使得第一双向开关单元在第二开关管的关断期间导通，第二双向开关单元在第一开关管的关断期间导通。
[0015]更进一步的，还包括开关控制单元，其第一输出端输出控制信号D
S11
至第一开关管的控制端，其第二输出端输出控制信号D...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，其特征在于，包括：第一电流互感器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组与桥式隔离型开关电源的桥式开关单元中的第一开关管串联连接；第二电流互感器，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组与桥式隔离型开关电源的桥式开关单元中的第二开关管串联连接，其中第一开关管与第二开关管在桥式隔离型开关电源工作时其驱动信号相位相差180度，并第一开关管与第二开关管的驱动信号之间有一定的死区时间；第一双向开关单元和第一电阻采样单元，第一双向开关单元和第一电阻采样单元串联连接，并第一双向开关单元和第一电阻采样单元形成的串联支路连接在第一电流互感器的副边绕组的两端，第一双向开关单元可双向导通，并在第二开关管的关断期间导通；第二双向开关单元和第二电阻采样单元，第二双向开关单元和第二电阻采样单元串联连接，并第二双向开关单元和第二电阻采样单元形成的串联支路连接在第二电流互感器的副边绕组的两端，第二双向开关单元可双向导通，并在第一开关管的关断期间导通；信号处理电路，第一输入端连接第一电阻采样单元，以接收表征流过第一开关管的电流的第一采样信号，第二输入端连接第二电阻采样单元，以接收表征流过第二开关管的电流的第二采样信号，其中第一采样信号与第二采样信号反向，信号处理电路将第一采样信号和第二采样信号叠加处理后输出变压器电流表征信号。2.根据权利要求1所述的桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，其特征在于，第一开关管和第二开关管为桥式开关单元的同一桥臂上的上下管、两个桥臂上的上管或两个桥臂上的下管。3.根据权利要求1所述的桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，其特征在于，还包括第一复位及保护电路和第二复位及保护电路，第一复位及保护电路连接在第一电流互感器的副边绕组的两端与第一双向开关单元和第一电阻采样单元形成的串联支路的两端之间，第二复位及保护电路连接在第二电流互感器的副边绕组的两端与第二双向开关单元和第二电阻采样单元形成的串联支路的两端之间。4.根据权利要求2所述的桥式隔离型开关电源中变压器偏磁检测电路，其特征在于，第一电流互感器的原边绕组和第一开关管连接，其中第一电流互感器的原边绕组和第一开关管的连接点为第一连接点，第二电流互感器的原边绕组和第二开关管连接，其中第二电流互感器的原边绕组和第二开关管的连接点为第二连接点，第一电阻采样单元的第一端连接第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的同名端，第一电阻采样单元的第二端通过第一双向开关单元与第一电流互感器的副边绕组相对于第一连接点的异名端连接，并第一电阻采样单元的第二端接地，第一采样信号自第一电阻采样单元的第一端输出；第二电阻采样单元的第一端连接第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的异名端，第二电阻采样单元的第二端通过第二双向开关单元与第二电流互感器的副边绕组相对于第二连接点的同名端连接，并第二电阻采样单元的第二端接地，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝世强，
申请(专利权)人：浙江富特科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：