[實(shí)用新型]實(shí)現(xiàn)輸出端電壓恒定的功率變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820105286.X
• 申請日: 2008-04-18
• 公開（公告）號: CN201226496Y
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃樹良;邁特·格鑲;龔大偉;陶志波
• 申請（專利權(quán)）人: 技領(lǐng)半導(dǎo)體(上海)有限公司;技領(lǐng)半導(dǎo)體國際股份有限公司
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;G05F1/10
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 黃志達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電源變換領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)輸出端電壓恒定的功率變換器。

背景技術(shù)

多年來，各種用于恒流恒壓反激式電源的控制IC(集成電路)已經(jīng)得到發(fā)展和應(yīng)用，其應(yīng)用包括離線式AC/DC(交流/直流)電源適配器、充電器和移動設(shè)備的備用電源。

圖1為一種現(xiàn)有的典型的通過變壓器11次級來控制的恒流輸出反激式變換器10的電路圖。變壓器11包含三個繞組：初級繞組Lp，次級繞組Ls和輔助繞組La。反激式變換器10包含一個作為初級開關(guān)的外接MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)12，一個表示變壓器11銅線繞組其阻抗損耗的次級電阻13，第一個電流感應(yīng)電阻14，次級整流管15，輸出電容16，光耦17，第二個電流感應(yīng)電阻18，偏置電阻19，電流限制三極管20以及采用傳統(tǒng)的峰值電流模式脈沖寬度調(diào)制(PWM)的控制IC?21。控制IC?21起動的初始能量由電阻22和電容23提供。當(dāng)反激式變換器10穩(wěn)定后，變壓器11的輔助繞組La通過整流器24為控制IC?21提供能量。第二個電流感應(yīng)電阻18和三極管20控制輸出電流。三極管20調(diào)節(jié)第二個電流感應(yīng)電阻18其兩端電壓為預(yù)設(shè)的基極發(fā)射極電壓(VBE)。因此反激式變換器10的輸出電流等于VBE除以第二個電流感應(yīng)電阻18其電阻值。反激式變換器10的缺點(diǎn)之一是基極發(fā)射極電壓VBE和輸出電流都隨溫度而變化。而且，VBE會導(dǎo)致重大的功率損耗。另外，為了安全所要用到的光耦17會增加總的材料成本，從而導(dǎo)致反激式變換器10的成本昂貴。

圖2A為現(xiàn)有的第二種典型的通過變壓器11初級來控制的恒流輸出反激式變換器25的電路圖。它與圖1中的現(xiàn)有技術(shù)相比，反激式變換器25不包含反激式變換器10中的光耦和變壓器次級電流感應(yīng)元件。但是反激式變換器25具有輸出電流不準(zhǔn)確性，其原因?yàn)椋?a)變壓器初級電感的變化，和(b)流過初級電感Lp實(shí)際的峰值電流與通過電流感應(yīng)電阻14感應(yīng)到的峰值電流有微小的差別。變壓器11其初級電感值的變化會導(dǎo)致反激式變換器25的輸出電流隨之變化。初級電感Lp的峰值電流與感應(yīng)電阻14上的壓降Vcs感應(yīng)到的峰值電流有微小的差別，其原因?yàn)榭刂艻C?21其電流感應(yīng)比較器的信號傳輸具有延遲，并且關(guān)閉外接MOSFET?12也具有延遲。

圖2B為圖2A中的反激式變換器25峰值電流的檢測誤差的示意圖。圖2B中柵極(GATE)波形為圖2A中作為主開關(guān)的MOSFET?12的柵極開/關(guān)驅(qū)動電壓的波形圖。在T1時間，GATE變?yōu)楦撸琈OSFET?12導(dǎo)通。初級電感電流I_LP以dI/dt＝Vp/Lp的斜率線性的斜坡上升，其中Vp為初級電感兩端的電壓，Lp為初級電感的電感值。因此感應(yīng)電阻上的壓降Vcs也會按比例的斜坡上升。當(dāng)感應(yīng)電壓信號Vcs在T2時間達(dá)到Vref(參考電壓)時，初級峰值電流Ip即Vref/Rcs，其中Rcs為電流感應(yīng)電阻14的阻值。但由于控制IC?21的電流限制比較器的信號傳輸延遲和PWM控制邏輯和驅(qū)動的延遲，GATE直到T3時間才變?yōu)榈蛷亩P(guān)斷。(T3-T2)就是GATE關(guān)斷的延遲時間。MOSFET?12的漏極電壓在開關(guān)關(guān)斷的T3時間會突然變高，但初級電感電流I_LP會繼續(xù)升高直到T4時間，此時MSOFET?12的漏極電壓升高到VIN，初級電感Lp上的電壓極性反轉(zhuǎn)。結(jié)果，初級電感的最終峰值電流是Ipf而不是Ip。不幸的是，初級電感最終的峰值電流Ipf會變化，因?yàn)?T3-T2)和(T4-T3)會隨溫度的變化、輸入電壓的不同、IC工藝變化、外部器件的偏差和PCB板布局的差異而變化。所有的這些變化將產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致反激式變換器25其輸出電流不精確。

綜上所述，要尋求一種通過初級來控制并且成本低的用于校準(zhǔn)反激式變換器輸出電流的方法。這種方法通過減少使用IC和外部元件的數(shù)目來消除如上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。這種方法不需要次級電路和光耦。此外，反激式變換器的輸出電流盡可能最大的不受溫度的變化、輸入電壓的不同、IC工藝的變化、外部元件的偏差和PCB布局的差異等的影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)輸出端電壓恒定的功率變換器，它可以通過補(bǔ)償線電阻維持功率變換器的輸出端電壓恒定，它進(jìn)而可以提高反激式變換器的輸出電流的精確度。

為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：