反激式开关变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种反激式开关变换器及其控制方法，该反激式开关变换器包括：变压器、第一开关管和第二开关管，分别与第一开关管和第二开关管连接的控制电路，其中，控制电路包括：第一控制单元，根据反激式开关变换器的预定参数和预设的偏置信号获得控制第二开关管关断的关断信号；自适应调节单元，根据参考时刻调整偏置信号的大小，以调整第二开关管的关断时刻，使得第二开关管在反激式开关变换器的励磁电流的过零时刻关断，其中，参考时刻表征反激式开关变换器的励磁电感电压达到零的时刻。本发明专利技术能够实现DCM模式下的关断准确，有利于提高系统在轻载时的效率。高系统在轻载时的效率。高系统在轻载时的效率。

【技术实现步骤摘要】
反激式开关变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及开关变换器
，具体涉及一种反激式开关变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子领域的迅猛发展，开关变换器的应用越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率开关变换器采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点。其中，不对称半桥反激变换器(Asymmetric half bridge Converter，简称AHB)具有隔离的附加优点，且在和普通反激变换器的器件数量和复杂度比较接近的条件下能够实现两个开关管的零电压导通，回收漏感能量，并且容易实现自驱动同步整流，在有效提升效率的同时减小变压器体积，成为一个比较好的应用方案。
[0003]目前常规的不对称半桥反激变换器的电路图如图1a和1b所示，其中图1a中上开关管Q2为第二开关管，下开关管Q1为第一开关管；图1b中上开关管Q1为第一开关管，下开关管Q2为第二开关管，两种电路工作原理基本相同，只是绕组位置不同。变换器在重载时一般工作在两个开关管互补的状态，而在轻载时一般采用降低开关频率的方式，减小导通损耗，从而进入断续导通模式(DCM模式)。以图1b为例，其工作在DCM模式下的工作波形如图2所示，Vgs1和Vgs2分别为开关管Q1和开关管Q2的驱动电压信号波形；i
Lm
为原边绕组Np上的励磁电流波形；i
Lk
为原边绕组Np上的漏感电流波形；Vsw为开关管Q1的源漏电压；i
S
为副边电流。
[0004]参考图2，现有的不对称半桥反激变换器在DCM状态下，一种控制开关管Q2关断的方法是在开关管Q2导通固定时间后关断开关管Q2，但这种方案会导致开关管Q1的源漏电压Vsw跌落。另一种控制开关管Q2关断的方法是在漏感电流i
Lk
谐振到励磁电流i
Lm
的时刻关断开关管Q2，这样能避免原边绕组Np的漏感Lk与两个开关管的寄生电容(C1和C2)振荡导致开关管Q1的源漏电压Vsw掉落，但该方案在续流时间较短时，会产生励磁负电流，影响效率。
[0005]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

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反激式开关变换器及其控制方法，能够实现准确的DCM关断，有利于提高系统在轻载时的效率。
[0007]根据本专利技术第一方面，提供了一种反激式开关变换器，包括：
[0008]变压器、第一开关管和第二开关管，
[0009]分别与所述第一开关管和所述第二开关管连接的控制电路，
[0010]其中，所述控制电路包括：
[0011]第一控制单元，根据所述反激式开关变换器的预定参数和预设的偏置信号获得控制所述第二开关管关断的关断信号；
[0012]自适应调节单元，根据参考时刻调整所述偏置信号的大小，以调整所述第二开关
管的关断时刻，使得所述第二开关管在所述反激式开关变换器的励磁电流的过零时刻关断，
[0013]其中，所述参考时刻表征所述反激式开关变换器的励磁电感电压达到零的时刻。
[0014]可选地，在初始的开关周期内，所述偏置信号的初始大小被设定为：零、非零的固定值或者是随输入电压或输出电压成比例的值。
[0015]可选地，所述预定参数为表征所述变压器中任一绕组两端的电压或电流，
[0016]所述变压器包括原边绕组和副边绕组，或者所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组。
[0017]可选地，所述第一控制单元被配置为：在所述第一开关管导通期间将第一参数对时间进行积分获得参考信号，在所述第二开关管导通后将第二参数对时间进行积分获得积分信号，并在所述积分信号达到参考信号时获得所述第二开关管的关断时刻，
[0018]所述第一参数和所述第二参数的其中一个为所述反激式开关变换器的预定参数，另一个为所述反激式开关变换器的预定参数与偏置信号的叠加信号。
[0019]可选地，所述第一控制单元包括：
[0020]第一积分电路，包括第一电容，所述第一积分电路被配置为在所述第一开关管导通后根据所述第一参数对所述第一电容进行充电，获得所述参考信号；
[0021]第二积分电路，包括第二电容，所述第二积分电路被配置为在所述第二开关管导通后根据所述第二参数对所述第二电容进行充电，获得所述积分信号；
[0022]第一比较电路，正相输入端接收所述积分信号，负相输入端接收所述参考信号，所述第一比较电路在所述积分信号达到所述参考信号时输出关断触发信号，以控制所述第二开关管关断。
[0023]可选地，所述第一控制单元包括：
[0024]第三积分电路，包括第三电容，所述第三积分电路被配置为在所述第一开关管导通后根据所述第一参数对所述第三电容进行充电，并在所述第二开关管导通后根据所述第二参数对所述第三电容进行放电；
[0025]第二比较电路，负相输入端接收所述第三电容两端的电压，正相输入端接收基准信号，所述第二比较电路在所述第三电容两端的电压下降至所述基准信号时输出关断触发信号，以控制所述第二开关管关断，所述基准信号为零电压信号。
[0026]可选地，所述自适应调节单元被配置为将表征所述第二开关管的关断时刻至所述参考时刻的时长的第一时间与第一时间阈值进行比较，从而根据比较结果增大或减小所述偏置信号，
[0027]其中，所述第一时间阈值被设置为所述反激式开关变换器的励磁电感和第一开关管与第二开关管的寄生电容谐振的谐振周期时间乘以x，其中，x大于1/5且小于2/3。
[0028]可选地，所述自适应调节单元包括：
[0029]计时单元，被配置为在所述第二开关管的关断时刻开始计时，在所述参考时刻停止计时，以获得所述第一时间；
[0030]比较单元，被配置为对所述第一时间和所述第一时间阈值进行比较，并根据比较结果减小或增大所述偏置信号。
[0031]可选地，所述自适应调节单元被配置为在所述第一时间大于所述第一时间阈值
时，于下一开关周期中延后所述第二开关管的关断时刻；或在所述第一时间小于所述第一时间阈值时，于下一开关周期中提前所述第二开关管的关断时刻。
[0032]可选地，所述自适应调节单元在每个开关周期中对所述偏置信号的调节量的大小为固定值，或与所述第一时间和所述第一时间阈值的差值成比例。
[0033]可选地，所述参考时刻通过所述变压器中的辅助绕组两端的电压获得，当所述辅助绕组两端的电压从高到低降至零时表征所述参考时刻。
[0034]可选地，所述第一控制单元还被配置为在所述第一开关管导通之前，控制所述第二开关管再次导通预定时间。
[0035]根据本专利技术第二方面，提供了一种反激式开关变换器的控制方法，所述反激式开关变换器包括变压器、第一开关管和第二开关管，所述控制方法包括：
[0036]根据所述反激式开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激式开关变换器，其中，所述反激式开关变换器包括：变压器、第一开关管和第二开关管，分别与所述第一开关管和所述第二开关管连接的控制电路，其中，所述控制电路包括：第一控制单元，根据所述反激式开关变换器的预定参数和预设的偏置信号获得控制所述第二开关管关断的关断信号；自适应调节单元，根据参考时刻调整所述偏置信号的大小，以调整所述第二开关管的关断时刻，使得所述第二开关管在所述反激式开关变换器的励磁电流的过零时刻关断，其中，所述参考时刻表征所述反激式开关变换器的励磁电感电压达到零的时刻。2.根据权利要求1所述的反激式开关变换器，其中，在初始的开关周期内，所述偏置信号的初始大小被设定为：零、非零的固定值或者是随输入电压或输出电压成比例的值。3.根据权利要求1所述的反激式开关变换器，其中，所述预定参数为表征所述变压器中任一绕组两端的电压或电流，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，或者所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组。4.根据权利要求1所述的反激式开关变换器，其中，所述第一控制单元被配置为：在所述第一开关管导通期间将第一参数对时间进行积分获得参考信号，在所述第二开关管导通后将第二参数对时间进行积分获得积分信号，并在所述积分信号达到参考信号时获得所述第二开关管的关断时刻，所述第一参数和所述第二参数的其中一个为所述反激式开关变换器的预定参数，另一个为所述反激式开关变换器的预定参数与偏置信号的叠加信号。5.根据权利要求4所述的反激式开关变换器，其中，所述第一控制单元包括：第一积分电路，包括第一电容，所述第一积分电路被配置为在所述第一开关管导通后根据所述第一参数对所述第一电容进行充电，获得所述参考信号；第二积分电路，包括第二电容，所述第二积分电路被配置为在所述第二开关管导通后根据所述第二参数对所述第二电容进行充电，获得所述积分信号；第一比较电路，正相输入端接收所述积分信号，负相输入端接收所述参考信号，所述第一比较电路在所述积分信号达到所述参考信号时输出关断触发信号，以控制所述第二开关管关断。6.根据权利要求4所述的反激式开关变换器，其中，所述第一控制单元包括：第三积分电路，包括第三电容，所述第三积分电路被配置为在所述第一开关管导通后根据所述第一参数对所述第三电容进行充电，并在所述第二开关管导通后根据所述第二参数对所述第三电容进行放电；第二比较电路，负相输入端接收所述第三电容两端的电压，正相输入端接收基准信号，所述第二比较电路在所述第三电容两端的电压下降至所述基准信号时输出关断触发信号，以控制所述第二开关管关断。7.根据权利要求1所述的反激式开关变换器，其中，所述自适应调节单元被配置为将表征所述第二开关管的关断时刻至所述参考时刻的时长的第一时间与第一时间阈值进行比较，从而根据比较结果增大或减小所述偏置信号，
其中，所述第一时间阈值被设置为所述反激式开关变换器的励磁电感和第一开关管与第二开关管的寄生电容谐振的谐振周期时间乘以x，其中，x大于1/5且小于2/3。8.根据权利要求7所述的反激式开关变换器，其中，所述自适应调节单元包括：计时单元，被配置为在所述第二开关管的关断时刻开始计时，在所述参考时刻停止计时，以获得所述第一时间；比较单元，被配置为对所述第一时间和所述第一时间阈值进行比较，并根据比较结果减小或增大所述偏置信号。9.根据权利要求7所述的反激式开关变换器，其中，所述自适应调节单元被配置为在所述第一时间大于所述第一时间阈值时，于下一开关周期中延后所述第二开关管的关断时刻；或在所述第一时间小于所述第一时间阈值时，于下一开关周期中提前...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋香华，黄必亮，张军明，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：