反激变换器的控制方法以及反激变换器技术

本申请关于反激变换器的控制方法以及反激变换器，涉及开关电源控制方法领域。该控制电路包括峰值电流控制模块、比较器、脉冲宽度记录模块、脉冲宽度检测模块、关断时间计算模块、关断时间控制模块以及驱动模块。在对于反激变换器进行工作频率以及工作状态的控制的过程中，通过比较器进行反馈信号脉冲宽度的确定，并基于实时的脉冲宽度生成用于控制关断时间以及工作模式的控制信号，使得反激变换器的工作频率以及工作模式能够与当前工作状态实时对应，进而提高了反激变换器的工作频率与工作状态的切换效率，提高了反激变换器的工作稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
反激变换器的控制方法以及反激变换器


[0001]本申请涉及开关电源控制方法领域，特别涉及一种反激变换器的控制方法以及反激变换器。

技术介绍

[0002]反激变换器广泛用于各类消费电子产品，是中小功率电源的主要拓扑。高效率，低噪音的方案对降低系统成本，提高用户体验极其重要。图1是典型的反激变换器电路示意图。其中输入为AC交流电压，C1是输入电压整流后滤波电容。Q1是原边的主开关管。变压器T1有一个原边绕组Np，一个副边绕组Ns，一个辅助绕组Na。D1是输出整流管。控制器从辅助绕组通过整流管D2提供获取供电VCC。控制器输出信号DRV驱动Q1的开通和关断。当Q1 开通时，变压器从输入存储能量。当Q1关断后，变压器释放能量到输出端。控制电路通过检测辅助绕组Na的信号到ZCD可以获取变压器工作的电压信息。控制电路通过检测Rcs电压到CS获取Q1的工作电流信息。FB为反馈环路输出，用以控制输出电压或者电流。为了简化控制，降低主功率开关管和输出整流管的应力，中小功率反激电路通常工作在非连续导通模式（Discontinuous Conduction Mode，DCM），如图2所示，其中DRV是开关管的驱动信号，Ip是变压器原边的电流，Is是变压器副边的电流，Vdrain是开关管漏极的信号。在DCM模式下，驱动信号DRV的开通（t1,t2）发生在副边电流结束到零之后。图2所示为一种通常的准谐振工作波形图，即开通信号等到Vdrain信号到最低点开通。而图3所示为在副边电流归零后有较长死区时间的DCM模式。
[0003]与DCM模式对应的是电流连续模式，即连续导通模式（Continuous Conduction Mode，CCM），如图4所示。在CCM模式下，驱动信号DRV的开通（t1,t2）发生在副边电流结束到零之前。CCM模式下的开关管和整流管电压应力较高，但是CCM模式提高了开关频率，可以在同样的开关工作电流情况下，提高输出功率。在很多低成本DCM工作的反激变换器应用中，如果为了降低成本采用较小的输入电容，而输出功率要求大，则输入电压较低的时候，由于峰值电流被控制器最大值所限制，导致输出失调而产生超出指标要求的工频纹波。为了能够减小输出纹波，CCM控制方式被引入，通过CCM增加输出功率来降低纹波。而在输入电压较低的情况下，开关管和整流管的电压应力即使在CCM模式下也相对较低，因此这是一种比较有利的控制方法。
[0004]在CCM模式下，需要确定关断的时间Toff。现通常有2种做法如下。
[0005]做法1：采用固定预设的关断时间Toff。如图4所示，toff为开关管的关断部分时间。控制器决定一个固定的关断时间Toff。当控制器发现环路反馈信号FB已经到达极限而无法实现输出调节功能的时候，改变开关过程迫使开关管按照预定的toff时间开通下一个驱动信号。
[0006]做法2：采用可变的关断时间Toff。如图5所示。在每个周期内，控制器都会记录当前周期的的关断时间Toff。当控制器发现环路反馈信号FB已经接近极限的时候，把这个Toff时间作为CCM模式下所控制的关断时间。这个比较的FB的阈值（FB_a）可以根据控制目
标来定，较深的CCM可以采用较低的FB_a值。如图5所示，当FB到达FB_a之后，记录关断时间toff3。在进入CCM后，开关管按照所记录的预定的toff3时间开通下一个驱动信号。
[0007]当前的做法1和做法2都能够实现降低纹波的目的，但在实际应用中都有一定的限制。
[0008]做法1中，由于Toff时间是固定的，当反激变换器温度升高时，采样电阻Rcs的阻值会升高。同样的开关电流Ip，CS的采样值上升。这会导致同样的峰值电流控制量下，原边的电流降低，降低了输出功率，减弱了CCM降低输出纹波的力度。在实际应用中表现为在温度升高后，输出纹波增大。
[0009]做法2可以实时检测Toff时间。当温度升高后，如果DCM控制模式采用准谐振方式，相对的Toff时间会减小，从而自动提高了CCM的深度，提高但是当检测点FB_a的值时候，并不工作在准谐振第一个波谷的情况下（如图3所示），或者并不工作在准谐振状态情况下，所对应的Toff时间会发生变化，而记录了错误或者过大的值。在这种控制方法中，要求FB必须对应相应的工作频率,比如频率升高为2倍，频率比较高，系统效率反而降低。因此，对反激变换器的控制产生了限制，减小了这种控制方法的应用范围。也即，相关技术中的控制方法难以对应反激变换器的实际工作状态，高效选择与切换合适的工作模式。

技术实现思路

[0010]本申请关于反激变换器的控制方法以及反激变换器，根据反激变换器的实际工作状态，高效选择与切换合适的工作模式。该技术方案如下：一方面，提供了一种反激变换器的控制方法，该方法应用于反激变换器的控制电路中，控制电路包括峰值电流控制模块、比较器、脉冲宽度记录模块、脉冲宽度检测模块、关断时间计算模块、关断时间控制模块以及驱动模块；峰值电流控制模块与比较器的正极输入端连接，比较器的输出端与脉冲宽度记录模块连接；脉冲宽度记录模块与脉冲宽度检测模块以及关断时间计算模块连接；关断时间计算模块与关断时间控制模块连接；关断时间控制模块与驱动模块连接；驱动模块用于生成并输出驱动信号；脉冲宽度检测模块用于接收过零检测（Zero Crossing Detector，ZCD）信号；峰值电流控制模块用于接收反馈环路输出信号；该方法包括：接收反馈信号；将反馈信号通过峰值电流控制模块，生成峰值电流控制量；将峰值电流控制量输入比较器的正极输入端，输出得到比较脉冲信号；获取ZCD脉冲信号；通过脉冲宽度检测模块对ZCD脉冲信号进行宽度检测，得到脉冲信号宽度；将脉冲信号宽度输入脉冲宽度记录模块进行宽度记录；将脉冲信号宽度输入关断时间计算模块，生成关断时间数据，关断时间数据用于指示在连续导通模式CCM下每个工作周期内的关断时间；
将关断时间数据输入关断时间控制模块以及驱动模块，输出与关断时间数据对应的驱动信号，驱动信号用于控制反激变换器的工作状态及工作频率。
[0011]在一个可选的实施例中，将峰值电流控制量输入比较器的正极输入端，输出得到比较脉冲信号，包括：将峰值电流控制量输入比较器的正端，并将峰值电流控制量阈值输入比较器的负端，输出得到比较脉冲信号。
[0012]在一个可选的实施例中，将脉冲信号宽度输入关断时间计算模块，生成关断时间数据，包括：获取CCM深度控制量数据；将CCM深度控制量数据以及脉冲信号宽度输入关断时间计算模块；通过关断时间计算模块，基于关断时间计算规则生成关断时间数据。
[0013]在一个可选的实施例中，关断时间计算规则包括减法规则；通过关断时间计算模块，基于关断时间计算规则生成关断时间数据，包括：通过关断时间计算模块，确定与CCM深度控制量数据对应的深度控制常数；基于减法规则，确定深度控制常数以及脉冲信号宽度的差值为关断时间数据。
[0014]在一个可选的实施例中，关断时间计算规则包括乘法规则，通过关断时间计算模块，基于关断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反激变换器的控制方法，其特征在于，所述方法应用于反激变换器的自适应断续和连续电流模式控制电路中，所述控制电路包括峰值电流控制模块、比较器、脉冲宽度记录模块、脉冲宽度检测模块、关断时间计算模块、关断时间控制模块以及驱动模块；所述峰值电流控制模块与所述比较器的正极输入端连接，所述比较器的输出端与所述脉冲宽度记录模块连接；所述脉冲宽度记录模块与所述脉冲宽度检测模块以及所述关断时间计算模块连接；所述关断时间计算模块与所述关断时间控制模块连接；所述关断时间控制模块与所述驱动模块连接；所述驱动模块用于生成并输出驱动信号；所述脉冲宽度检测模块用于接收过零检测ZCD信号；所述峰值电流控制模块用于接收反馈环路输出信号；所述方法包括：接收反馈信号；将所述反馈信号通过所述峰值电流控制模块，生成峰值电流控制量；将所述峰值电流控制量输入所述比较器的正极输入端，输出得到比较脉冲信号；获取ZCD脉冲信号；通过所述脉冲宽度检测模块对所述ZCD脉冲信号进行宽度检测，得到脉冲信号宽度；将所述脉冲信号宽度输入脉冲宽度记录模块进行宽度记录；将所述脉冲信号宽度输入所述关断时间计算模块，生成关断时间数据，所述关断时间数据用于指示在连续导通模式CCM下每个工作周期内的关断时间；将所述关断时间数据输入所述关断时间控制模块以及驱动模块，输出与所述关断时间数据对应的驱动信号，所述驱动信号用于控制所述反激变换器的工作模式及工作频率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述峰值电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昊丹，严亮，马任月，钱皓，蒋万如，
申请(专利权)人：无锡硅动力微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：