一种控制方法、装置及开关电源制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制方法、装置及开关电源，其中控制方法包括：开关管Q1和Q2驱动时序配置方法，包括将开关管Q1和Q2配置为工作于非互补驱动时序，并在当前工作周期开关管Q1断开后第一时刻至下一工作周期开关管Q1导通前时间段内，才开始导通开关管Q2，第一时刻为原边励磁电感电流去磁到零的时刻，开关电源从第一时刻起原边电路开始谐振，半桥中点第一电压开始上升形成拐点；以及对开关电源的输出电压进行反馈控制的方法，包括采样拐点时刻半桥中点第一电压以及谐振电容Cr两端第二电压，依据第一和第二电压对开关电源进行闭环控制。本发明专利技术能够降低不对称半桥式反激谐振变换器拓扑开关电源的成本以及设计复杂度，同时实现开关电源的软开关。源的软开关。源的软开关。

【技术实现步骤摘要】
一种控制方法、装置及开关电源


[0001]本专利技术涉及开关变换器，尤其涉及一种控制方法、装置及开关电源。

技术介绍

[0002]近些年来，在小功率电源的应用中，反激式电源是主流，尤其是在目前的消费类电子中，通常需要配备一个AC/DC充电器，因为反激式电源非常适合小功率段，同时天然提供了隔离的效果，是一个较优的选择。但是随着技术的发展，各行各业对电源提出了更高的要求，高效率、高功率密度、小型化等成为电源行业研究的主要课题。但是，采用反激的硬开关拓扑在实现高效率、高功率密度上没有优势，而不对称半桥反激拓扑可以实现软开关，所谓软开关是指：零电压开通(Zeo
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Voltage
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Switching)，简称ZVS；零电流关断(Zero
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Current
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Switching)，简称ZCS。软开关技术主要利用谐振原理，使开关变换器的开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化，当开关器件电流自然过零时，开关关断，或开关器件电压为零时，开关开通，从而使开关器件损耗为零。可以大幅度提高开关频率，为开关电源的高效率、高功率密度及小型化提供了可能。
[0003]同时，如果要检测输出的情况，通常采用副边反馈(常用光耦+TL431的反馈、控制方法)，即输出端反馈，这样就增加了电源的成本，产品设计难度较大，隔离耐压强度低，并且光耦本身的寿命也会成为电源的瓶颈，缺点显而易见。而原边反馈由于不需要光耦和副边控制，得到了广泛应用。
[0004]在公开号为CN 105375783B的中国专利申请文献中，基于不对称半桥反激拓扑提出了一种不对称半桥式反激变换器的反馈控制方法，能够保证变换器较高的输出电压精度、线性调整率以及负载调整率；同时，能够实现原边开关管零电压开通(ZVS)，提高变换器工作频率、效率，进而减小整机体积；且较少的原边绕组匝数能够降低变压器原、副边之间的耦合电容，提升变换器原、副边之间的隔离耐压强度。其原理图如图1所示，采用原边反馈(PSR)的方式，通过添加额外辅助绕组Np2，反馈副边输出电压，实现输出稳压。但是，此专利增加辅助线圈，增加了成本和设计复杂度。
[0005]并且目前针对控制IC的供电，最常见的一种方式就是采用辅助绕组为IC提供工作电压，如图2所示，额外增加辅助绕Na，通过拓扑与匝比关系得到合适的控制IC供电电压，但无辅助绕组之后控制IC的供电将变成一个问题。
[0006]因此，在此基础上有必要提出一种无需辅助绕组即可实现反馈的控制方式，以使外围电路变简单，并且进一步降低成本，同时，实现无辅助绕组之后，解决控制IC的供电问题的方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是提出一种控制方法、装置及开关电源，实现采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑的开关电源无辅助绕组，降低成本和设计复杂度，同时能够保证较高的输出电压精度，并且能够实现原边开关管零电压开通(ZVS)，副边开关
管零电流关断(ZCS)，提高变换器工作频率、效率，减小整机体积。
[0008]作为本专利技术的第一个方面，所提供的控制方法的实施例如下：
[0009]一种控制方法，用于控制开关电源中开关管的导通与关断，所述开关电源采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑，包括位于上桥臂的开关管Q1、位于下桥臂的开关管Q2、谐振电感Lr和谐振电容Cr，所述开关管Q1和所述开关管Q2的连接点为半桥中点，其中，所述控制方法包括：
[0010]所述开关管Q1和所述开关管Q2的驱动时序配置方法，包括将所述开关管Q1和所述开关管Q2配置为工作于非互补驱动时序，并且在当前工作周期所述开关管Q1断开后的第一时刻至下一工作周期所述开关管Q1导通前的时间段内，才开始导通所述开关管Q2，所述第一时刻为所述开关电源原边励磁电感电流去磁到零，所述原边电感被释放，不被所述开关电源输出端钳位的时刻，所述开关电源从所述第一时刻起原边电路开始谐振，所述半桥中点的第一电压开始上升形成拐点；
[0011]以及对所述开关电源的输出电压进行反馈控制的方法，包括将所述拐点时刻作为采样时刻，采样此时刻所述半桥中点的第一电压以及所述谐振电容Cr两端的第二电压，依据所述第一电压和所述第二电压对所述开关电源进行闭环控制，实现所述开关电源的稳压输出。
[0012]进一步地，在所述半桥中点的第一电压震荡到谷底时，才开始导通所述开关管Q2。
[0013]作为本专利技术的第二个方面，所提供的控制装置的实施例如下：
[0014]一种控制装置，用于控制开关电源中开关管的导通与关断，所述开关电源采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑，包括位于上桥臂的开关管Q1、位于下桥臂的开关管Q2、谐振电感Lr和谐振电容Cr，所述开关管Q1和所述开关管Q2的连接点为半桥中点，其中，所述控制装置包括：
[0015]驱动模块，用于配置所述开关管Q1和所述开关管Q2的驱动时序，包括将所述开关管Q1和所述开关管Q2配置为工作于非互补驱动时序，并且在当前工作周期所述开关管Q1断开后的第一时刻至下一工作周期所述开关管Q1导通前的时间段内，才开始导通所述开关管Q2，所述第一时刻为所述开关电源原边励磁电感电流去磁到零，所述原边电感被释放，不被所述开关电源输出端钳位的时刻，所述开关电源从所述第一时刻起原边电路开始谐振，所述半桥中点的第一电压开始上升形成拐点；
[0016]以及反馈模块，用于对所述开关电源的输出电压进行反馈控制，包括将所述拐点时刻作为采样时刻，采样此时刻所述半桥中点的第一电压以及所述谐振电容Cr两端的第二电压，依据所述第一电压和所述第二电压对所述开关电源进行闭环控制，实现所述开关电源的稳压输出。
[0017]进一步地，所述驱动模块在所述半桥中点的第一电压震荡到谷底时，才开始导通所述开关管Q2。
[0018]进一步地，所述控制装置还包括电压转换电路，用于将所述谐振电容Cr作为电压源所提供的电压转换为所述开关电源中有源器件工作时所需要的工作电压。
[0019]进一步地，所述控制装置被部分或者全部集成为IC。
[0020]作为本专利技术的第三个方面，所提供的开关电源的实施例如下：
[0021]一种开关电源，所述开关电源采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑，包括位于
上桥臂的开关管Q1、位于下桥臂的开关管Q2、谐振电感Lr和谐振电容Cr，所述开关管Q1和所述开关管Q2的连接点为半桥中点，其中，所述开关电源还包括上述第二个方面中任一项所述控制装置。
[0022]进一步地，所述谐振电容Cr的容值Cr、所述开关管Q2在一个周期内开通的时间ΔT、所述谐振电感Lr的感量Lr以及比值M遵循如下等式：
[0023][0024]其中，M为所述开关管Q2的导通时间ΔT与所述谐振电容Cr和所述谐振电感在所述开关管Q1断开后的第一时刻至下一工作周期所述开关管Q1导通前的时间段内的谐振周期。
[0025]进一步地，所述比值M的取值为大于0.45+第一设定值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制方法，用于控制开关电源中开关管的导通与关断，所述开关电源采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑，包括位于上桥臂的开关管Q1、位于下桥臂的开关管Q2、谐振电感Lr和谐振电容Cr，所述开关管Q1和所述开关管Q2的连接点为半桥中点，其特征在于，所述控制方法包括：所述开关管Q1和所述开关管Q2的驱动时序配置方法，包括将所述开关管Q1和所述开关管Q2配置为工作于非互补驱动时序，并且在当前工作周期所述开关管Q1断开后的第一时刻至下一工作周期所述开关管Q1导通前的时间段内，才开始导通所述开关管Q2，所述第一时刻为所述开关电源原边励磁电感电流去磁到零，所述原边电感被释放，不被所述开关电源输出端钳位的时刻，所述开关电源从所述第一时刻起原边电路开始谐振，所述半桥中点的第一电压开始上升形成拐点；以及对所述开关电源的输出电压进行反馈控制的方法，包括将所述拐点时刻作为采样时刻，采样此时刻所述半桥中点的第一电压以及所述谐振电容Cr两端的第二电压，依据所述第一电压和所述第二电压对所述开关电源进行闭环控制，实现所述开关电源的稳压输出。2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：在所述半桥中点的第一电压震荡到谷底时，才开始导通所述开关管Q2。3.一种控制装置，用于控制开关电源中开关管的导通与关断，所述开关电源采用不对称半桥式反激谐振变换器拓扑，包括位于上桥臂的开关管Q1、位于下桥臂的开关管Q2、谐振电感Lr和谐振电容Cr，所述开关管Q1和所述开关管Q2的连接点为半桥中点，其特征在于，所述控制装置包括：驱动模块，用于配置所述开关管Q1和所述开关管Q2的驱动时序，包括将所述开关管Q1和所述开关管Q2配置为工作于非互补驱动时序，并且在当前工作周期所述开关管Q1断开后的第一时刻至下一工作周期所述开关管Q1导通前的时间段内，才开始导通所述开关管Q2，所述第一时刻为所述开关电源原边励磁电感电流去磁到零，所述原边电感被释...

【专利技术属性】
技术研发人员：田伟明，王启羽，段磊磊，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：