非对称半桥电源及其控制方法技术

本发明专利技术实施例提供一种非对称半桥电源及其控制方法，涉及电子领域。非对称半桥电源包括谐振电路、第一臂开关、第二臂开关和协助开关。谐振电路包括变压器和连接至主绕组的震荡电容。变压器包括互相电感耦合的主绕组和与协助开关连接的协助绕组。第一臂开关开启第一开启时间。控制方法包括：在第一开启时间结束后，将第二臂开关开启第二开启时间；在第二开启时间结束后，侦测变压器的放电时间；在放电时间结束后时，将协助开关开启协助时间，通过协助绕组，使激磁电流为负值，以协助下一开关周期中第一臂开关达到ZVS。通过本发明专利技术实施例，可以协助非对称半桥电源中第一臂开关达到ZVS，提高转换效率。高转换效率。高转换效率。

【技术实现步骤摘要】
非对称半桥电源及其控制方法
[0001]本申请是申请号为202310233809.8的原申请(申请日为2023年3月13日，专利技术名称：非对称半桥电源及其控制方法)的分案申请。


[0002]本专利技术涉及电子领域，大致是关于非对称半桥电源及其控制方法，尤指可以使得非对称半桥电源中的上臂开关或下臂开关达到零电压切换的控制方法。

技术介绍

[0003]电源用来将输入电压转换成一个或是多个输出电压，该输出电压作为电子产品的输入电压。随着携带性电子产品的广泛运用，电源也随着被要求具有大功率、高效率、小体积。
[0004]一种类型的电源是具有变压器的非对称半桥(asymmetric half
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bridge，AHB)电源，构架简单，且可以提供大于100W的功率。这种电源在变压器的一次侧(primary side)有以半桥构架配置的上下臂开关(high
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side and low
‑
side switches)，而针对上臂开关和下臂开关提供不同脉冲宽度调制(PWM)信号，所以称为非对称。AHB电源中的变压器在一次侧也连接了一个震荡电容来形成谐振电路(resonance circuit)。
[0005]在AHB电源所供电的负载为重载时，在一开关周期中，上臂开关和下臂开关大致为互补。谐振电路经历充放电并且谐振，可以使得上下臂达到低切换损失(low switching loss)的零电压切换(zero voltage switching，ZVS)，有优越的转换效率。
[0006]在负载为中载或是轻载时，一种降低切换损失的方法是增加开关周期，也就是降低开关频率。公开号CN101882875A的专利申请及其在
技术介绍
所引用的多篇专利申请教导了多种可依据负载状态调整切换频率的电源供应装置。如此，电源供应装置在轻载和无载状况下，能利用适当的调变方式来降低切换频率，减少切换损耗，提升电源供应器的输出效率。
[0007]只是，当AHB电源的开关周期增长时，要维持上臂开关和下臂开关有ZVS，就成为一种技术上的挑战。
[0008]公开号CN111010036A的专利申请教导了一种技术。轻载时，在一开关周期中，AHB电源上臂开关只开启(呈现导通状态一段时间)一次，而下臂开关开启两次：一次在上臂开关开启后，另一次在下一开关周期中的上臂开关开启前。
[0009]公开号CN104779806A的专利申请则教导了另一种技术。在一开关周期中，AHB电源上臂开关只开启一次，而下臂开关也只开启一次。在负载为重载时，下臂开关开启在上臂开关开启之后；在负载为轻载时，下臂开关开启在下一开关周期中的上臂开关开启之前。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术实施例的一方面，提供一种用于非对称半桥电源的控制方法，其中，所述非对称半桥电源包括：谐振电路，包括：变压器，包括互相电感耦合的主绕组以及协助绕
组，和震荡电容，连接至所述主绕组；第一臂开关和第二臂开关，串联于输入电源线与输入接地线之间，用于控制所述谐振电路，所述第一臂开关一端与所述第二臂开关一端耦接于输出节点；以及协助开关，连接至所述协助绕组；所述控制方法在一开关周期内，包括：将所述第一臂开关开启第一开启时间；在所述第一开启时间结束后，将所述第二臂开关开启第二开启时间；在所述第二开启时间结束后，侦测所述变压器的放电时间；以及在所述放电时间结束后，将所述协助开关开启协助时间，通过所述协助绕组，以协助下一开关周期中所述第一臂开关达到零电压切换。
[0011]在一些实施例中，所述变压器还包括第一辅助绕组，所述第一辅助绕组位于所述变压器的一次侧，所述方法还包括：在所述协助时间后，将所述第一臂开关、所述第二臂开关以及所述协助开关关闭休息时间；记录所述休息时间内，所述第一辅助绕组的绕组电压的极值；在所述休息时间结束时，先记录所述绕组电压的结束时刻值，然后开启所述第一臂开关；以及依据所述绕组电压的所述极值与所述结束时刻值的差值调整下一开关周期内的所述休息时间。
[0012]在一些实施例中，所述协助绕组为二次侧绕组，所述变压器还包括第一辅助绕组，所述主绕组与所述第一辅助绕组均位于一次侧，所述二次侧绕组位于二次侧。
[0013]在一些实施例中，所述非对称半桥电源还包括位于所述二次侧的同步整流开关，所述同步整流开关用来提供同步整流功能，所述协助开关为所述同步整流开关，所述同步整流开关耦接所述二次侧绕组。
[0014]在一些实施例中，所述开关周期包括在所述协助时间后到所述开关周期结束前的休息时间，所述控制方法还包括：依据所述休息时间内所述协助绕组的绕组电压，来调整下一开关周期内的所述协助时间。
[0015]在一些实施例中，所述控制方法包括：依据所述绕组电压的斜率，来调整下一开关周期内的所述协助时间。
[0016]在一些实施例中，所述控制方法包括：当所述绕组电压的所述斜率出现斜率转折时，增加下一开关周期内的所述协助时间。
[0017]在一些实施例中，所述非对称半桥电源还包括第一辅助绕组和一次侧控制器，所述控制方法还包括：所述一次侧控制器依据所述第一辅助绕组的绕组电压，开始将所述第一臂开关开启所述第一开启时间。
[0018]在一些实施例中，当所述绕组电压的下降斜率超过预设值时，开始将所述第一臂开关开启所述第一开启时间。
[0019]在一些实施例中，基于连续两次开始将所述第一臂开关开启的时刻确定周期时长，所述非对称半桥电源没有光耦合器，且所述一次侧控制器依据先前的开关周期所确定的所述周期时长来调整所述第一开启时间。
[0020]在一些实施例中，所述非对称半桥电源具有光耦合器，依据位于二次侧的输出电压提供补偿信号给所述一次侧控制器，且所述第一开启时间是依据所述补偿信号而确定。
[0021]在一些实施例中，所述控制方法在所述开关周期内，包括：在所述第一开启时间结束后，开启所述协助开关；以及在所述放电时间结束时，持续将所述协助开关开启所述协助时间。
[0022]在一些实施例中，所述控制方法在所述开关周期内，包括：在所述第一开启时间结
束后，开启所述协助开关；在所述放电时间结束后，将所述协助开关关闭无激磁时间；以及在所述无激磁时间后，将所述协助开关开启所述协助时间。
[0023]在一些实施例中，所述控制方法还包括：依据输出电压，提供开关周期的限制时间；在所述第一开启时间结束后，开启所述协助开关；以及其中，当所述开关周期的限制时间结束早于所述放电时间结束，则在所述放电时间结束后，持续将所述协助开关开启所述协助时间；其中，当所述开关周期的限制时间结束晚于所述放电时间结束，则在所述放电时间结束后，先将所述协助开关关闭无激磁时间，并在所述无激磁时间后，将所述协助开关开启所述协助时间。
[0024]在一些实施例中，所述变压器包括第一辅助绕组和第二辅助绕组，所述协助开关、所述主绕组、所述第一辅助绕组和所述第二辅助绕组均位于一次侧，所述协助绕组为所述第二辅助绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非对称半桥电源的控制方法，其中，所述非对称半桥电源包括：谐振电路，包括：变压器，包括互相电感耦合的主绕组以及协助绕组，和震荡电容，连接至所述主绕组；第一臂开关和第二臂开关，串联于输入电源线与输入接地线之间，用于控制所述谐振电路，所述第一臂开关一端与所述第二臂开关一端耦接于输出节点；第一辅助绕组；以及协助开关，连接至所述协助绕组；所述控制方法在一开关周期内，包括：在所述第一辅助绕组的绕组电压的下降斜率超过预设值后，开始将所述第一臂开关开启第一开启时间；在所述第一开启时间结束后，将所述第二臂开关开启第二开启时间；在所述第二开启时间结束后，侦测所述变压器的放电时间；以及在所述放电时间结束后，将所述协助开关开启协助时间，通过所述协助绕组，以协助下一开关周期中所述第一臂开关达到零电压切换。2.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述第一辅助绕组位于所述变压器的一次侧，所述方法还包括：在所述协助时间后，将所述第一臂开关、所述第二臂开关以及所述协助开关关闭休息时间；记录所述休息时间内，所述第一辅助绕组的绕组电压的极值；在所述休息时间结束时，先记录所述第一辅助绕组的绕组电压的结束时刻值，然后开启所述第一臂开关；以及依据所述第一辅助绕组的绕组电压的所述极值与所述结束时刻值的差值调整下一开关周期内的所述休息时间。3.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述协助绕组为二次侧绕组，所述主绕组与所述第一辅助绕组均位于一次侧，所述二次侧绕组位于二次侧。4.如权利要求3所述的控制方法，其中，所述非对称半桥电源还包括位于所述二次侧的同步整流开关，所述同步整流开关用来提供同步整流功能，所述协助开关为所述同步整流开关，所述同步整流开关耦接所述二次侧绕组。5.如权利要求3所述的控制方法，其中，所述开关周期包括在所述协助时间后到所述开关周期结束前的休息时间，所述控制方法还包括：依据所述休息时间内所述协助绕组的绕组电压，来调整下一开关周期内的所述协助时间。6.如权利要求5所述的控制方法，包括：依据所述协助绕组的绕组电压的斜率，来调整下一开关周期内的所述协助时间。7.如权利要求6所述的控制方法，包括：当所述协助绕组的绕组电压的所述斜率出现斜率转折时，增加下一开关周期内的所述协助时间。8.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述非对称半桥电源还包括一次侧控制器，所
述一次侧控制器在所述第一辅助绕组的绕组电压的下降斜率超过预设值后，开始将所述第一臂开关开启所述第一开启时间。9.如权利要求8所述的控制方法，其中，基于连续两次开始将所述第一臂开关开启的时刻确定周期时长，所述非对称半桥电源没有光耦合器，且所述一次侧控制器依据先前的开关周期所确定的所述周期时长来调整所述第一开启时间。10.如权利要求8所述的控制方法，其中，所述非对称半桥电源具有光耦合器，依据位于二次侧的输出电压提供补偿信号给所述一次侧控制器，且所述第一开启时间是依据所述补偿信号而确定。11.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述控制方法在所述开关周期内，包括：在所述第一开启时间结束后，开启所述协助开关；以及在所述放电时间结束时，持续将所述协助开关开启所述协助时间。12.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述控制方法在所述开关周期内，包括：在所述第一开启时间结束后，开启所述协助开关；在所述放电时间结束后，将所述协助开关关闭无激磁时间；以及在所述无激磁时间后，将所述协助开关开启所述协助时间。13.如权利要求1所述的控制方法，还包括：依据输出电压，提供开关周期的限制时间；在所述第一开启时间结束后，开启所述协助开关；以及其中，当所述开关周期的限制时间结束早于所述放电时间结束，则在所述放电时间结束后，持续将所述协助开关开启所述协助时间；其中，当所述开关周期的限制时间结束晚于所述放电时间结束，则在所述放电时间结束后，先将所述协助开关关闭无激磁时间，并在所述无激磁时间后，将所述协助开关开启所述协助时间。14.如权利要求1所述的控制方法，其中，所述变压器包括第二辅助绕组，所述协助开关、所述主绕组、所述第一辅助绕组和所述第二辅助绕组均位于一次侧，所述协助绕组为所述第二辅助绕组，且所述协助开关连接于所述第二辅助绕组与辅助电容之间。15.如权利要求14所述的控制方法，其中，所述开关周期包括在所述协助时间后到所述开关周期结束前的休息时间，所述控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈逸伦，黄于芸，
申请(专利权)人：艾科微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：