一种AC-DC调节器和调节方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种AC-DC调节器和调节方法。所述AC-DC调节器包括变压器和连接在变压器主绕组侧的功率管；其中，当主绕组电流所对应的电压高于参考电压时，控制功率管的栅极使之关断；其特征在于还包括积分器，用于对由主绕组电流耦合到的第一辅助电流进行第一积分得到第一积分增量，对由主绕组电流耦合到的第二辅助电流在基准电流对应的第三持续时间内进行第二积分得到第二积分增量，并基于第一积分增量和第二积分增量得到预期上升到目标电流峰值的第二持续时间；延迟锁定环，对主绕组电流上升到峰值的第一持续时间和预期上升到目标电流峰值的第二持续时间进行比较；参考电压调整电路，利用比较结果调整参考电压。本发明专利技术实施例消除电感电流非线性误差；并且使得所述时间差为零，消除寄生的关断延迟误差；实现了产品间高精度恒流输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源管理领域，尤其涉及一种AC-DC调节器。
技术介绍
在反激式交流-直流AC-DC应用中，有时要实现次级输出具有恒压恒流(CV/CC)特性，图I是恒压恒流输出曲线示意图。恒压一般采样次级输出电压或间接采样次级输出电压，通过负反馈调整来实现；而恒流一般通过设置主绕组的电感电流峰值来实现，即Iout=K*Ipeak2,其中Iout是次级输出恒流电流的大小，Ipeak是主绕组的峰值电流,K是增益系数，单位是A'图2是现有技术实现恒流的示意图。图3是图2的实际输出波形示意图。在功率管开启后最初一段时间内，由于主级绕组的寄生电容存在，导致电感电流开始一段时间内呈现非线性上升特性，即在相同时间内，非线性电感电流增量小于线性特性的增量，如图3中的tact时刻误差为Λ II。同时当电流限制信号OCP关断功率管QO后，由于功率管的退饱和时间的存在和寄生电容的充电的时间Td存在，导致主绕组的电感电流继续上升，直到反激次级整流有电流输出；假设不存在电感电流非线性特性，功率管关断后的这段时间Td，使得主绕组电感电流峰值大于电感电流目标峰值，如图3中的Λ 12。非线性和关断延迟时间导致实际电感电流峰值偏离电感电流目标峰值(或理想峰值)，如图3中的Al。既有方案的缺点在于电感电流的非线性特性，以及功率管关断后电感电流会持续上升，这两个因素导致电感电流最终峰值和目标峰值存在误差，同时，这两个因素又和系统的寄生相关，最终导致产品之间的恒流输出值差异较大。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术实施例在第一方面提出一种AC-DC调节器。该AC-DC调节器包括变压器和连接在变压器主绕组侧的功率管；其中，当主绕组电流所对应的电压高于参考电压时，控制功率管的栅极使之关断；其特征在于还包括积分器，用于对由主绕组电流耦合到的第一辅助电流进行第一积分得到第一积分增量，对由主绕组电流耦合到的第二辅助电流在基准电流对应的第三持续时间内进行第二积分得到第二积分增量，并基于第一积分增量和第二积分增量得到预期上升到目标电流峰值的第二持续时间；延迟锁定环，对主绕组电流上升到峰值的第一持续时间和预期上升到目标电流峰值的第二持续时间进行比较；参考电压调整电路，利用比较结果调整参考电压。本专利技术实施例在第二方面提供一种恒流输出的AC-DC调节方法。所述方法包括对由主绕组电流耦合到的第一辅助电流进行第一积分得到第一积分增量，对由主绕组电流耦合到的第二辅助电流在和基准电流对应的第三持续时间内进行第二积分得到第二积分增量，并基于第一积分增量和第二积分增量得到预期上升到目标电流峰值的第二持续时间；对和主绕组电流上升到峰值的第一持续时间和预期上升到目标电流峰值的第二持续时间进行比较；利用比较结果调整参考电压；当主绕组电流所对应的电压高于参考电压时，控制连接在变压器主绕组侧的功率管的栅极使之关断。本专利技术实施例通过对辅助电流进行积分消除了电感电流非线性误差，通过时间差控制方法消除寄生的关断延迟误差，实现了产品间的高精度恒流输出。附图说明图I是恒压恒流输出曲线示意图2是现有技术实现恒流的示意图3是图2的实际输出波形示意图4是本专利技术实施例的AC-DC调节器示意图5是图4调节器输出波形示意图6是积分器一种示意图7是积分器另一种示意图8是图4调节器中DLL电路不意图9是图4调节器中电荷泵以及电压-电流转换电路示意图10是现有技术图6，以及图8和图9电路输出波形示意图11是本专利技术图7，以及图8和图9电路输出波形示意图12是本专利技术实施例Vref电路的一种不意图13是本专利技术实施例Vref电路的另一种不意图14是本专利技术实施例辅助绕组电压电路转换电路的示意图15是本专利技术电感电流峰值时间探测器；图16是本专利技术实施例AC-DC调节器的示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术实施例的技术方案做进一步的详细描述。图4是本专利技术实施例的AC-DC调节器示意图。如图4所示，该AC-DC电路在输入VAC和输出Vout之间有一个变压器Tl，该变压器Tl起着电隔离的作用。交流电压经整流后的电压VAC加在变压器Tl的主绕组的一端，主绕组的另一端经功率管QO和电阻Rsn后接地。一个过流比较器检测电阻Rsn两侧的电压是否大于参考电压Vref，并且基于检测情况产生OCP信号。OCP信号输入到RS触发器的S输入端，产生置位的CTRL信号。RS触发器也可以在周期性时钟脉冲Rs的作用下将CTRL信号复位。CTRL信号经驱动器产生DR信号，从而控制功率MOS管QO的通断。需要说明的是，当检测到电阻Rsn两侧的电压大于参考电压Vref的时候，OCP信号的高电平关断功率管Q0，导致电阻Rsn无电流流过，Rsn压降为0，OCP又变为低电平。第三绕组通过变压器T2和主绕组以及从绕组耦合。经过Rtop和Rbot构成的分压电路产生电压VFB，该电压VFB由采样保持电路采样并且保持，然后由时钟和最小脉冲模块产生时钟和脉冲信号Rs。当功率管QO导通时Vaux电压为低，VFB信号为低；当功率管QO关断时Vaux电压变高，VFB信号为高；时钟和最小脉冲模块依据采样保持后的VFBS信号CN 102946204 A书明说3/7页产生时钟和Rs信号。该时钟的频率一般正比例于VFBS，即正比例于输出电压。采样时刻一般选择在反激那段时间内即可。当功率MOS管QO导通时，忽略其导通压降，输入电压VAC加到变压器主绕组的两 端，主绕组电感电流以VAC/L的斜率上升，而此时变压器Tl的从绕组使二极管Dl反偏，负载由输出电容Cl提供电能，同时变压器Tl的主绕组存储磁能。而当功率MOS管QO关断时，主绕组回路断开，主绕组的和功率管QO的漏极相连的一端的端电压升高，从绕组的同名端相继升高，使Dl导通，变压器Tl上的磁能转换成从绕组上的电流，向负载提供电能并且补充输出电容的能量。需要指出，功率管QO开启后，电感电流iL上升；由于受寄生电容Cpara的放电影响，导致初始时电感电流上升呈现非线性特性,上升斜率di/dt=Vac*(1-exp (_t/ τ ))/L，电流大小是斜率对时间的积分即iL=Vac*(t+τ *(exp(_t/ t)-1))/L,其中di/dt是电感电流上升斜率，Vac是交流输入电源经整流后的电压，L是变压器Tl的主绕组的电感大小，τ是寄生放电时间常数。辅助绕组感应主绕组的压差Vaux = _Ta*Vac* (l_exp (_t/ τ ))，其中Ta是辅助绕组的阻数Taux和主绕组阻数Tpri比值Ta=Taux/Tpri。该AC-DC电路在辅助绕组一侧包括电压转电流电路。电压转电流电路产生电流iaux=_Vaux/Ra=Ta*Vac* (1-exp (_t/ τ)),其中 Ra 是 V-1 转换电阻。请留意，该电流 iaux和电感电流斜率di/dt表达式形式相同。如果采用积分器对电流iaux积分，则产生的电压增量Vint=Ka*Ta*Vac* (t+τ * (exp (_t/ τ )-I)) / (Cint*Ra),其中,Ka 是电流增益系数,Cint 是积分器电容值。请留意，该电压增量Vint和电感电流大小iL表达式形式相同，所以可以采用电容积分器的电压增量来表征电感电流大小。所述寄生产生的时间常数大概为几十nS，即所述τ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流输出的AC?DC调节器，包括变压器和连接在变压器主绕组侧的功率管；其中，当主绕组电流所对应的电压高于参考电压时，控制功率管的栅极使之关断；其特征在于还包括积分器，用于对由主绕组电流耦合到的第一辅助电流进行第一积分得到第一积分增量，对由主绕组电流耦合到的第二辅助电流在基准电流对应的第三持续时间内进行第二积分得到第二积分增量，并基于第一积分增量和第二积分增量得到预期上升到目标电流峰值的第二持续时间；延迟锁定环，对主绕组电流上升到峰值的第一持续时间和预期上升到目标电流峰值的第二持续时间进行比较；参考电压调整电路，利用比较结果调整参考电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王才宝，王钊，
申请(专利权)人：无锡中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：