一种隔离式电压转换器电路及其控制方法技术

本发明专利技术提出了一种隔离式电压转换电路及其控制方法，所述隔离式电压转换电路包括输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；变压器，具有原边绕组、副边绕组和第三绕组，其中，原边绕组，副边绕组和第三绕组分别具有第一端和第二端，所述原边绕组的第一端耦接至输入端口以接收输入电压；原边功率开关，耦接至变压器的原边绕组的第二端和原边地之间；副边功率开关，耦接在变压器的副边绕组的第一端和输出端口之间；副边控制器，提供频率调制信号；耦合器件，接收频率调制信号，提供频率控制信号；原边控制器，接收电流检测信号，频率控制信号，在输出端输出门极信号至原边功率开关的控制端以控制原边功率开关的通断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源电路，更具体地说，本专利技术涉及隔离式电压转换电路及其控制方法。
技术介绍
当前的隔离式电压转换电路通常采用原边控制方式。如图I所示，隔离式电压转换电路10通常采用变压器Tl作为储能元件。一功率开关电耦接至变压器的原边Lp，控制电路控制该功率开关的导通与关断，使能量交替地在变压器Tl的原边中被存储或被传递到变压器的副边Ls。变压器的副边Ls将能量传递至输出电容Co，在输出电容Co两端产生ー输出电压Vo，该输出电压No即为隔离式变换器的直流输出电压。在图I所示的隔离式变换器中，功率开关和控制电路被集成在芯片ICl中。在原边控制的隔尚式变换器中，输出电压Vo通过ー耦合器件DO反馈至控制电路的反馈端FB，与流过功率开关的电流一起控制功率开关的通断。在原边控制方式中，耦合器件必须一直保持工作状态以保证隔离式电压转换电路正常工作。当耦合器件由光耦器件及其辅助器件(如电阻等)实现时，光耦器件的功耗随着负载的减轻而増大。因此耦合器件増加了系统的空载损耗，降低了系统在轻载状态下的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种副边控制的隔离式电压转换电路及其控制方法。为实现上述目的，本专利技术提出了一种隔离式电压转换电路，包括输入端ロ，接收输入电压；输出端ロ，提供输出电压；变压器，具有原边绕组、副边绕组和第三绕组，其中，原边绕组，副边绕组和第三绕组分别具有第一端和第二端，所述原边绕组的第一端耦接至输入端ロ以接收输入电压；原边功率开关，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至变压器的原边绕组的第二端，所述第二端接原边參考地；副边功率开关，耦接在变压器的副边绕组的第一端和输出端ロ之间；副边控制器，具有电源端、第一反馈端和耦合控制端，其中所述电源端接收输出电压，所述第一反馈端接收表征输出电压的第一反馈信号，基于输出电压和第一反馈信号，所述副边控制器在耦合控制端产生频率调制信号；耦合器件，具有输入侧和输出侧，其中所述输入侧耦接在输出电压和副边控制器的耦合控制端之间，以接收输出电压和频率调制信号，所述耦合器件基于所述输出电压和所述频率调制信号，在其输出侧提供频率控制信号；原边控制器，具有电流检测端、频率控制信号端和输出端，其中电流检测端耦接至原边功率开关接收电流检测信号，频率控制信号端耦接至耦合器件的输出侧接收频率控制信号，所述原边控制器基于电流检测信号和频率控制信号，在输出端输出门极信号至原边功率开关的控制端以控制原边功率开关的通断。根据本专利技术的实施例，其中所述副边控制器包括误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接第一反馈信号，所述第二输入端接收误差基准信号，基于第一反馈信号和误差基准信号，误差放大器在输出端输出误差信号；误差比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端稱接至误差放大器的输出端接收误差信号，所述第二输入端耦接调制信号，基于误差信号和调制信号，所述误差比较器在输出端输出第一比较信号；第一开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至耦合控制端，所述第二端接副边參考地，所述控制端耦接至误差比较器的输出端接收第一比较信号，基于第一比较信号 ，所述第一开关或开通或关断，在耦合控制端产生频率调制信号。根据本专利技术的实施例，其中所述原边控制器包括峰值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值电流信号，基于所述电流检测信号和峰值电流信号，所述第三比较器在输出端输出峰值电流控制信号；逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至耦合器件的输出侧接收频率控制信号，所述第二输入端耦接至峰值比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于频率控制信号和峰值电流控制信号，所述逻辑电路在输出端输出逻辑控制信号。根据本专利技术的实施例，其中所述逻辑电路包括第一 RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，其中所述置位端耦接频率控制信号，所述复位端耦接至峰值比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于频率控制信号和峰值电流控制信号，所述第一 RS触发器在输出端输出逻辑控制信号。根据本专利技术的实施例，其中所述逻辑电路输出的逻辑控制信号作为门极信号耦接至原边功率开关的控制端控制原边功率开关的通断。根据本专利技术的实施例，其中所述原边控制器原边控制器还具有第二反馈端，所述原边控制器原边控制器还包括负载检测电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收第二反馈信号，所述第二输入端接收门极信号，基于第二反馈信号和门极信号，所述负载检测电路在输出端输出负载检测信号；启动控制电路，具有输入端和输出端，所述输入端接收电流检测信号，基于电流检测信号，所述启动控制电路在输出端输出启动控制信号。根据本专利技术的实施例，其中所述原边控制器还包括选择器，具有第一输入端、第二输入端、控制端和输出端，其中所述第一输入端耦接至启动控制电路接收启动控制信号，所述第二输入端耦接至逻辑电路的输出端接收逻辑控制信号，所述控制端接收负载检测信号，基于负载检测信号，所述选择器选择将启动控制信号或逻辑控制信号选择作为门极信号。根据本专利技术的实施例，其中所述负载检测电路包括负载检测比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收第二反馈信号，所述第二输入端接收负载检测基准信号，基于第二反馈信号和负载检测基准信号，所述负载检测比较器输出负载比较信号；脉冲电路，具有输入端和输出端，所述输入端接收门极信号，基于门极信号，所述输出端输出脉冲信号；锁存器，具有时钟端，信号输入端和输出端，所述时钟端至脉冲电路的输出端接收脉冲信号，所述信号输入端ロ耦接至负载检测比较器的输出端接收负载比较信号，基于脉冲信号和负载比较信号，所述锁存器在输出端输出负载检测信号。根据本专利技术的实施例，其中所述启动控制电路包括最大峰值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值电流信号最大值，基于电流检测信号和峰值电流信号最大值，所述最大峰值比较器在输出端输出最大峰值电流控制信号；振荡器，输出固定的时钟信号；第二 RS触发器，具有置位端、复位端和输出端，所述置位端耦接至振荡器接收时钟信号，所述复位端耦接至最大峰值比较器的输出端接收最大峰值电流控制信号，基于时钟信号和最大峰值电流控制信号，所述第二 RS触发器在输出端输出启动控制信号。为实现上述目的，本专利技术还提出了一种隔离式电压转换电路的控制方法。所述控制方法包括通过变压器的原边绕组接收输入电压；通过原边控制器控制与变压器原边绕组耦接的原边功率开关，将储存在变压器原边绕组的能量转移至变压器的副边绕组，并提供输出电压给负载；检测输出电压并生成第一反馈信号；基于第一反馈信号和调制信号，生成频率调制信号；通过耦合器件接收频率调制信号，并生成频率控制信号耦合到原边控制器；检测流经变压器的原边绕组的电流，生成电流检测信号；基于电流检测信号和峰值电流信号，生成峰值电流控制信号；基于峰值电流控制信号和频率调制信号，生成门极信号 来控制原边功率开关。根据本专利技术上述各方面的隔离式电压转换器电路及其控制方法，有效提高了电路的效率。附图说明图I示出了现有技术中的原边控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离式电压转换电路，其特征在于，所述隔离式电压转换电路包括 输入端口，接收输入电压； 输出端口，提供输出电压； 变压器，具有原边绕组、副边绕组和第三绕组，其中，原边绕组，副边绕组和第三绕组分别具有第一端和第二端，所述原边绕组的第一端耦接至输入端口以接收输入电压； 原边功率开关，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端耦接至变压器的原边绕组的第二端，所述第二端接原边参考地； 副边功率开关，耦接在变压器的副边绕组的第一端和输出端口之间； 副边控制器，具有电源端、第一反馈端和耦合控制端，其中所述电源端接收输出电压，所述第一反馈端接收表征输出电压的第一反馈信号，基于输出电压和第一反馈信号，所述副边控制器在耦合控制端产生频率调制信号； 耦合器件，具有输入侧和输出侧，其中所述输入侧耦接在输出端口和副边控制器的耦合控制端之间，以接收输出电压和频率调制信号，所述耦合器件基于所述输出电压和所述频率调制信号，在其输出侧提供频率控制信号； 原边控制器，具有电流检测端、频率控制信号端和输出端，其中电流检测端接收表征流过原边绕组的电流的电流检测信号，频率控制信号端耦接至耦合器件的输出侧接收频率控制信号，所述原边控制器基于电流检测信号和频率控制信号，在输出端输出门极信号至原边功率开关的控制端以控制原边功率开关的通断。2.如权利要求I所述的隔离式电压转换电路，其特征在于，其中所述副边控制器包括 误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端稱接第一反馈信号，所述第二输入端接收误差基准信号，基于第一反馈信号和误差基准信号，误差放大器在输出端输出误差信号； 误差比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至误差放大器的输出端接收误差信号，所述第二输入端耦接调制信号，基于误差信号和调制信号，所述误差比较器在输出端输出第一比较信号； 第一开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至耦合控制端，所述第二端接副边参考地，所述控制端耦接至误差比较器的输出端接收第一比较信号，基于第一比较信号，所述第一开关或开通或关断，在耦合控制端产生频率调制信号。3.如权利要求I所述的隔离式电压转换电路，其特征在于，其中所述原边控制器包括 峰值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值电流信号，基于所述电流检测信号和峰值电流信号，所述第三比较器在输出端输出峰值电流控制信号； 逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至耦合器件的输出侧接收频率控制信号，所述第二输入端耦接至峰值比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于频率控制信号和峰值电流控制信号，所述逻辑电路在输出端输出逻辑控制信号；其中， 所述逻辑电路输出的逻辑控制信号作为门极信号耦接至原边功率开关的控制端控制原边功率开关的通断。4.如权利要求I所述的隔离式电压转换电路，其特征在于，其中所述原边控制器还具有第二反馈端，所述原边控制器包括 峰值比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端接收电流检测信号，所述第二输入端接收峰值电流信号，基于所述电流检测信号和峰值电流信号，所述第三比较器在输出端输出峰值电流控制信号； 逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端耦接至耦合器件的输出侧接收频率控制信号，所述第二输入端耦接至峰值比较器的输出端接收峰值电流控制信号，基于频率控制信号和峰值电流控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斯然，张军明，任远程，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：