具有可变切换频率控制和工作周期调整的反激式转换器制造技术

一种反激式功率转换器，包括电流估计控制回路，其感应变压器内的初级输出电流以控制次级输出。初级侧控制电路切换变压器的初级电流接通和断开。当经过变压器辅助绕组的次级电流流动时，由辅助回路里的分压器为拐点取样，而产生放电时间。通过将放电时间乘以一与切换频率成正比的电流，并与一具有切换频率的锯齿信号相比较，而计算出归一化的工作周期。初级侧电压的峰值是从初级电流回路感应的，并被转换成一电流并乘以归一化的工作周期，以产生一估计电流。误差放大器比较估计电流和一参考值，以调整振荡器频率和峰值电流而控制初级切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源转换器，特别涉及进行初级端调节(primarysideregulation, PSR)的反激式转换器(fly-back converter)。背景技木电源转换器可用于许多应用，如将电源出口的交流电(AC)转换成直流电(DC)用于电子装置。在阴极射线管(CRT)里，当光栅点折回或回扫到显示器下ー个光栅线的起点时，反激逆变器被用来阻挡电子束。这种电源转换器仍然被看作是ー个反激转换器，尽管它们用于许多非CRT的应用，如用于驱动发光二极管(LED)和充电器。需要一个控制电路去产生ー个恒定DC输出电流。可以使用一个变压器将连接到AC电源的初级端与DC输出端隔离开来以增强安全性。光隔离器(opto-isolator)已经被用来隔离控制电路，但这些光隔离器相当昂贵，并且不能与集成电路很好地整合在一起。不将控制电路连接到变压器的次级(DC)端(secondary side)，控制电路可以连接到初级(AC)端。使用初级端传感调节器(PSR)和控制，由于提高了效率且不需要光隔离器，热量、外观尺寸、元件数目、和成本都能够得以降低。尽管已知有多种反激转换器，但是其中许多反激转换器仅支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2012.05.03 US 13/462,9861.ー个电流控制器，包括 振荡器，其产生一具有ー频率的振荡信号，该频率与ー频率信号有夫； 峰值电流參考产生器，其产生一反馈信号，该反馈信号表示一目标电压，该目标电压是一初级感应电压的峰值目标，其中所述初级感应电压是由一个变压器的初级绕组的初级电流产生的； 其中所述初级电流是在所述振荡信号的频率上进行切換的； 目标比较器，其比较所述初级感应电压和所述目标电压，使得当所述初级感应电压到达所述目标电压时，所述初级电流停止； 输出电流估计器，其产生ー估计信号，所述估计信号是所述变压器的次级绕组的平均次级电流的ー个估计值； 拐点取样器，其对所述变压器三次绕组的辅助电流产生的辅助电压进行取样，当所述变压器次级绕组的次级电流停止流动时，产生ー个拐点电压，所述拐点取样器也产生ー个放电时间信号，当所述次级电流流动时，所述放电时间信号是有效的，当所述次级电流不流动时，所述放电时间信号是无效的； 恒定电流CC误差放大器，其比较所述输出电流估计器的所述估计信号和ー个CC參考值，以产生ー个CC控制信号； CC控制器，其由所述CC控制信号启动，用于在脉宽调制PWM模式期间调整所述峰值电流參考产生器产生的所述目标电压，用于在脉频调制PFM模式期间调整所述振荡器的所述频率； 其中所述输出电流估计器产生的所述估计信号，是关于所述放电时间信号、所述频率信号、和所述初级感应电压的ー个函数，因此，所述平均次级电流是从所述放电时间信号、所述频率信号、和所述初级感应电压而进行估计的。2.根据权利要求I所述的电流控制器，其中所述输出电流估计器还包括 周期计算器，其接收所述放电时间信号、ー个表示所述初级电流流动时的切換信号、和所述频率信号，用于产生ー个周期信号，所述周期信号表示对所述振荡器频率归ー化的次级电流的ー个工作周期； 电压转换器，其对所述初级感应电压的峰值进行取样并产生ー个峰值电流，所述峰值电流是所述初级感应电压的峰值转换成一个电流； 乘法器，其将所述峰值电流乘以所述周期信号，以产生所述估计信号； 其中所述估计信号是所述次级电流的工作周期乘以所述初级感应电压峰值的ー个函数。3.根据权利要求2所述的电流控制器，其中所述周期计算器包括 第一电流源，其产生ー频率指示电流，该频率指示电流与所述频率信号成比例； 第一开关，其在所述放电时间信号下是闭合的，以允许所述频率指示电流流动到第一节点； 取样电容器，其在所述第一节点上，当所述第一开关闭合时，其被所述频率指示电流充电； 第一放电开关，在所述第一开关闭合之前，其对所述取样电容器进行放电； 第二开关，当所述放电时间信号是非有效时，其是闭合的，所述第二开关连接所述第一节点到第二节点； 重取样电容器，其在所述第二节点上； 第二电流源，其产生第二源电流到第三节点； 锯齿电容器，其在第三节点上，被所述第二源电流充电； 第二放电开关，在ー个周期开始之前，其对所述锯齿电容器进行放电，以响应ー个由所述振荡器产生的重置信号RESET，该重置信号具有所述振荡信号的频率； 比较器，其比较所述第二节点和第三节点以产生所述周期信号。4.根据权利要求3所述的电流控制器，其中所述电压转换器包括 输入开关，当所述初级电流流动时，其连接所述初级感应电压到第四节点； 第一转换电容器，其在第四节点上，其被所述初级感应电压充电； 转换开关，当所述初级电流停止流动时，其连接所述第四节点到第五节点； 第二转换电容器，其在第五节点上； 转换误差放大器，其接收所述第五节点作为ー个输入，还有ー个反馈节点作为ー个输入，其驱动ー个基极节点； 晶体管，其使用所述基极节点去控制在第六节点和所述反馈节点之间流动的所述峰值电流； 转换电阻器，其连接在所述第六节点和地之间； 第一镜像晶体管，其栅极和漏极连接到所述第六节点； 其中所述初级感应电压的峰值被取样并被转换为所述峰值电流。5.根据权利要求4所述的电流控制器，其中所述乘法器包括 第二镜像晶体管，其栅极连接到所述第六节点，用于将所述经过第一镜像晶体管的峰值电流镜像到第七节点； 乘法器开关，为响应所述周期信号，其闭合以连接所述第七节点到ー个估计节点； 估计电容器，其连接到所述估计节点，用于产生在所述估计节点上的所述估计信号； 其中ー个镜像峰值电流乘以所述周期信号以产生所述估计信号。6.根据权利要求2所述的电流控制器，还包括 恒定电压CV误差放大器，其比较来自所述拐点取样器的所述拐点电压和ー个CV參考值，以产生ー个CV控制信号； CV控制器，其被所述CV控制信号启动，用于在脉宽调制PWM模式期间调整由所述峰值电流參考产生器产生的所述目标电压，在脉频调制PFM模式期间调整所述振荡器的频率。7.根据权利要求6所述的电流控制器，还包括 抖动产生器，其在低输出功率上被启动，用于略过ー个基础时钟的时钟脉冲，以在跨周期调制PSM模式期间产生所述振荡信号，PSM模式的启动是比PWM模式要更低的输出功率。8.根据权利要求6所述的电流控制器，还包括 前沿消隐器，其连接到一个接收所述初级电流的初级感应电阻器上，所述前沿消隐器用于滤除当所述初级电流开始流动而产生所述初级感应电压时出现的短时干扰脉冲； 由此，所述初级感应电压被滤波。9.根据权利要求6所述的电流控制器，还包括 反馈钳位器，其连接到所述拐点取样器，用于将所述辅助电压钳位到地，其中所述辅助电压的低于地电压的电压偏移被钳位到地。10.一个调节功率转换器，包括 变压器，其有初级绕组接收ー输入电压并输出ー漏极电压在漏极节点上，所述变压器还有次级绕组输出次级电流，所述次级电流是因为流过所述初级绕组的初级电流的变化的互感而感应产生的； 开关，其在所述漏极节点从所述变压器接收所述初级电流，并被ー栅极电压控制以切换所述初级电流到初级感应节点，其中所述开关是金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET ； 初级感应晶体管，其连接到所述初级感应节点，当所述开关连接所述初级电流到所述初级感应电阻器时，其在所述初级感应节点上产生初级感应电压； 双态锁存器，其产生一切换信号去控制所述开关的栅极电压； 振荡器，其产生ー设置信号SET，以设置所述双态锁存器而启动所述切换信号并驱动所述栅极电压成为ー使能电压(enablingvoltage),所述使能电压使所述开关传导所述初级电流从所述变压器到所述初级感应电阻器； 重置比较器，其接收所述初级...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟杰，关兴杰，吴植伟，张保华，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：