[發(fā)明專利]基于第三繞組檢測(cè)的雙模式恒電流控制方法及其電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910059444.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN101562397A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路環(huán)宇;李恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都芯源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/24
• 分類號(hào): H02M3/24;H02M3/335
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 詹永斌;徐 宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔離式電壓變換器，具體涉及隔離式電壓變換器的恒流控制。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，效率和穩(wěn)定性成為電壓變換器至 關(guān)重要的設(shè)計(jì)因素。

隔離式電壓變換器可用于對(duì)安全性要求高的適配器和充電器，它包括原邊 電路和副邊電路，通過變壓器隔離。在應(yīng)用中，工作過程包括一恒流充電控制 過程和一恒壓控制過程，輸出電壓與輸出電流關(guān)系見圖1。在B區(qū)間，對(duì)負(fù)載進(jìn) 行充電，當(dāng)輸出電壓Vo小于輸出電壓閾值Vth時(shí)，變換器保持輸出電流Io在 輸出電流上限值Ith附近不變而使電壓Vo變化，使得快速穩(wěn)定將輸出電壓充至 電壓閾值Vth，B區(qū)間的控制即為恒流控制。在A區(qū)間，當(dāng)輸出電壓Vo到達(dá)輸 出電壓閾值Vth時(shí)，變換器處于正常工作狀態(tài)，此時(shí)保持輸出電壓Vo不變以對(duì) 負(fù)載提供穩(wěn)定電源，同時(shí)對(duì)輸出電流Io進(jìn)行調(diào)節(jié)。為實(shí)現(xiàn)恒流控制調(diào)節(jié)，需要 檢測(cè)輸出端電流，根據(jù)輸出信號(hào)的反饋控制原邊開關(guān)管的工作。通常，采用副 邊電流檢測(cè)電路用于恒流控制，通過光耦從副邊獲取信號(hào)，但這種方式結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、損耗大、效率低。現(xiàn)有的不采用副邊電流檢測(cè)電路的方案往往需要復(fù)雜的 模式實(shí)現(xiàn)恒流控制，通過檢測(cè)輸入電壓、輸出二極管導(dǎo)通時(shí)間和原邊峰值電流 限制等信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

在恒流控制中，應(yīng)盡量采用結(jié)構(gòu)簡單、效率高的方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于保護(hù)一種隔離式電壓變換器電路，它包括隔離式電壓變 換器主電路，含原邊繞組、與所述原邊繞組連接的開關(guān)器件和副邊繞組；第三 繞組，與所述原邊繞組耦合；控制電路，耦合到所述第三繞組獲得與所述第三 繞組耦合電壓成正比的反饋信號(hào)，控制所述開關(guān)器件的開通和關(guān)斷，進(jìn)一步控 制副邊輸出電流恒定。其中當(dāng)所述反饋信號(hào)小于一參考電壓時(shí)，所述控制電路 根據(jù)反饋信號(hào)同向調(diào)節(jié)頻率和原邊峰值電流，當(dāng)反饋信號(hào)大于所述參考電壓時(shí)， 所述控制電路根據(jù)所述反饋信號(hào)同向調(diào)節(jié)頻率并保持原邊峰值電流不變。

其中所述控制電路包括頻率控制單元、峰值電流控制單元和RS觸發(fā)器，所 述頻率控制單元接收所述反饋信號(hào)并輸出頻率受調(diào)的脈沖信號(hào)至所述RS觸發(fā) 器置位輸入端，所述峰值電流控制單元接收所述反饋信號(hào)并輸出受調(diào)的峰值電 流控制信號(hào)至所述RS觸發(fā)器復(fù)位輸入端，所述RS觸發(fā)器輸出端耦接所述開關(guān) 器件的門極。所述頻率控制單元包括：電流轉(zhuǎn)換器，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成成 正比的電流信號(hào)；電流鏡像，將所述電流信號(hào)進(jìn)行鏡像；晶振，接收電流鏡像 輸出信號(hào)，產(chǎn)生頻率隨該輸出信號(hào)變化的所述脈沖信號(hào)，當(dāng)所述反饋信號(hào)低于 所述參考電壓時(shí)，所述脈沖信號(hào)的頻率以較低的變化速率隨所述反饋信號(hào)同向 變化，當(dāng)所述反饋信號(hào)高于所述參考電壓時(shí)，頻率以較高變化速率隨所述反饋 信號(hào)線性變化。所述峰值電流控制單元包括：比較器，比較所述反饋信號(hào)與所 述參考電壓；受控開關(guān)，受所述比較器輸出控制，當(dāng)所述反饋信號(hào)大于所述參 考電壓時(shí)，所述受控開關(guān)關(guān)斷，當(dāng)所述反饋信號(hào)小于所述參考電壓時(shí)，所述受 控開關(guān)開通；函數(shù)運(yùn)算模塊，連接所述受控開關(guān)，在所述受控開關(guān)開通時(shí)接收 所述反饋信號(hào)，輸出相應(yīng)電壓信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)所述受控開關(guān)接通時(shí)，接收 所述電壓信號(hào)，輸出成正比的峰值電流電壓值，當(dāng)所述受控開關(guān)關(guān)斷時(shí)，輸出 固定的峰值電流電壓上限值；峰值電流比較器，同相端接收原邊電流信號(hào)，反 相端接收所述峰值電流電壓值，輸出端連接所述RS觸發(fā)器復(fù)位端。當(dāng)所述反饋 信號(hào)小于所述參考電壓時(shí)，所述峰值電流電壓值的平方與所述頻率之積與所述 反饋信號(hào)比例保持恒定。

控制電路可進(jìn)一步包括欠壓保護(hù)電路、過溫保護(hù)電路之中的一種或全部， 其輸出與所述RS觸發(fā)器的輸出經(jīng)一與門控制所述開關(guān)器件的門極。所述開關(guān)器 件可為MOSFET器件。

本發(fā)明還保護(hù)一種開關(guān)模塊電路，包含漏極節(jié)點(diǎn)、源極節(jié)點(diǎn)和反饋節(jié)點(diǎn)， 其中反饋節(jié)點(diǎn)接收來自第三繞組的信號(hào)控制漏極節(jié)點(diǎn)和源極節(jié)點(diǎn)間的電氣耦合 或斷開。該開關(guān)模塊電路可進(jìn)一步包含一電源輸入節(jié)點(diǎn)，從第三繞組獲得能量。 該開關(guān)模塊電路，內(nèi)部包含開關(guān)器件和控制電路，其中所述開關(guān)器件一端連接 漏極節(jié)點(diǎn)，另一端連接源極節(jié)點(diǎn)；所述控制電路接收來自所述反饋節(jié)點(diǎn)的反饋 信號(hào)，控制所述開關(guān)器件的開通和關(guān)斷。當(dāng)所述反饋信號(hào)小于一參考電壓時(shí)， 所述控制電路根據(jù)反饋信號(hào)同向調(diào)節(jié)頻率和原邊峰值電流，當(dāng)反饋信號(hào)大于所 述參考電壓時(shí)，所述控制電路根據(jù)反饋信號(hào)同向調(diào)節(jié)頻率并保持原邊峰值電流 不變。