[發明專利]控制反激式轉換器輸出電流的方法及其相關電源轉換器

有效

• 申請號: 200910160361.1
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101795073A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 羊建
• 申請（專利權）人: 技領半導體(上海)有限公司;技領半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/537
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所 11276
• 代理人: 劉云貴

技術領域

本發明涉及電源轉換領域，更具體地說，本發明涉及在初級側調節的控制 器，其通過限制充電(charge)而不是限制電流來產生恒定輸出電流。

背景技術

反激式轉換器用作電池充電器和交流適配器，可向重負載提供恒定電流和 向輕負載(例如當電池充滿電時)提供恒定電壓。因此，稱反激式轉換器以恒 流模式和恒壓模式工作。反激式轉換器還可以各種開關循環模式工作。例如， 反激式轉換器以斷續導電模式(DCM)、臨界導電模式(CRM)或連續導電模式(CCM) 工作。在斷續導電模式中，在傳遞到次級電感器的所有能量均已釋放之后、及 電流再次開始通過初級電感器斜坡上升之前，存在一時間間隙。

在恒流模式中，反激式轉換器輸出的電流理想地不應超過規定的電流限值， 盡管工作條件會發生變化并且制造過程并非總是一致。例如，恒流模式中的輸 出電流不應超過預定的電流限值，盡管(i)電感器開關的基極-射極偏移電壓 隨溫度發生變化，(ii)電流檢測比較器的傳播延遲和電感器開關的斷開延遲， 或者(iii)轉換器的變壓器電感器的電感變化。

典型電感器類型的電感可變化±20％。考慮到傳統電感器制造工藝如此低的 精度，初級電感器的電感L_P的變化可致使輸出電流顯著偏離預定電流限值。

存在各種反激式轉換器的現有設計，這些設計試圖產生不超過規定電流限 值的輸出電流。圖1(現有技術)圖解說明實例性的現有技術反激式轉換器10， 其既產生恒定輸出電流也產生恒定輸出電壓。反激式轉換器10以斷續導電模式 工作。反激式轉換器10包括變壓器11、晶體管T₁?12、控制器集成電路(IC) 13、電流檢測電阻器R_CS?14和電流設定電阻器R_ISET?15。變壓器11包括初級電 感器16、次級電感器17和輔助電感器18。晶體管T₁?12充當初級電感器16的 開關。用于調節輸出電流和電壓的反饋是通過變壓器11從反射電壓接收到。

圖2是現有技術中控制器IC?13的更詳細的示意圖?？刂破鱅C?13包括第 一比較器19、第二比較器20、或門21、RS鎖存器22、振蕩器23、驅動器24、 誤差放大器25、補償網絡26和恒壓源27。此外，控制器IC?13還包括電源引 腳(VDD)、接地引腳(GND)、電流設定引腳(ISET)、輸出引腳(OUT)、電流檢 測引腳(CS)和反饋引腳(FB)。

在工作中，振蕩器23啟動一用于設定RS鎖存器22的導通脈沖。于是，RS 鎖存器22在輸出引線Q上輸出數字高電平，并且驅動器24使晶體管T₁?12導 通。當晶體管T₁?12導通時，電流以由初級電感L_P和輸入電壓V_IN所限定的速率 通過初級電感器15斜坡上升。隨著從晶體管T₁?12的射極流出的電流增大，電 流檢測電阻器R_CS?14兩端的電壓也隨之升高。電流檢測電阻器R_CS?14兩端的電 壓在電流檢測引腳CS上被接收到并由第二比較器20將其與電壓電平V_ILIM相比 較。當電流檢測電阻器R_CS?14兩端的電壓達到電壓電平V_ILIM時，第二比較器20 跳變，并且晶體管T₁?12關斷。晶體管T₁?12保持關斷，直到在電流通過初級電 感器15斜坡上升時存儲在變壓器中的全部能量被傳遞到反激式轉換器10的次 級側為止。此時，所有電感器兩端的電壓開始朝零下降，直到振蕩器23輸出下 一導通脈沖，此時晶體管T₁?12導通并且開關循環將重復進行。

在恒流模式中，通過調節輸出電流以使電流檢測電阻器R_CS?14兩端的電壓 等于預定電壓電平V_ILIM來限制反激式轉換器10的輸出電流。然而，電壓電平 V_ILIM通常是根據V_ILIM與輸出電流I_OUT之間的以下關系式進行設定：