[發明專利]功率變換器、限流單元、控制電路及相關控制方法

有效

• 申請號: 201310268873.6
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103312200A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李伊珂
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335;H02H7/125
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本公開的實施例涉及功率變換器，尤其涉及開關型功率變換器及其限流電路、控制電路和控制方法。

背景技術

功率變換器，例如開關型功率變換器，已經被廣泛應用于各種工業電子設備及消費電子設備中。以反激式(flyback)電壓轉換器為例，其經常被應用于輸出電壓需要與供電電壓隔離的場合，可以提供單個或多個隔離的輸出電壓。反激式(flyback)電壓轉換器的拓撲結構相比于其他類型的開關電源相對簡單，并且可以工作在較寬的輸入電壓變化范圍內。因此在電源領域得到了廣泛應用。

通常開關型功率變換器包括控制電路，用于控制開關單元的導通和關斷，以實現將該功率變換器接收的供電電壓轉換為合適的輸出電壓在其輸出端輸出的目的。開關單元的導通和關斷切換一般會產生開關電流。開關單元一般至少包括可控的主開關，控制電路可以通過控制該主開關的導通和關斷切換對輸出電壓進行調整，該主開關的導通和關斷切換產生開關電流。開關型功率變換器的控制電路通常采用的控制模式之一包括峰值電流控制脈沖寬度調制模式。簡言之，在峰值電流控制脈沖寬度調制模式，控制電路一般將表征輸出電壓的反饋信號與表征輸出電壓期望值的參考信號進行運算，以提供表征該反饋信號與該參考信號之差值的差值放大信號，并將表征開關電流的采樣信號與該差值放大信號比較以輸出脈沖寬度調制信號，用于控制開關單元的導通和關斷。事實上，為了避免開關型功率變換器系統出現次諧波振蕩而影響系統穩定性，通常需要對開關電流的采樣信號進行斜坡補償，即將表征開關電流的采樣信號疊加了斜坡補償信號后再與差值放大信號比較。

在開關型功率變換器工作的過程中，一般還需要對其輸出電流或者開關電流進行限流，以控制輸出電流低于輸出電流上限閾值或者開關流低于開關電流上限閾值，從而保證功率變換器及耦接于該功率變換器輸出端的負載不受損壞。一般可以通過限定開關電流的峰值低于設定的峰值閾值來實現對開關電流或者輸出電流的限流。由于輸出電流是開關單元的開關電流在整個導通和關斷切換周期內的平均，因而對開關電流的峰值進行限定事實上也相應地限定了輸出電流，從而也限定了功率變換器允許輸出的最大功率。通常峰值限流仍通過將表征開關電流的采樣信號疊加斜坡補償信號后與設定的峰值閾值比較來實現，以避免開關型功率變換器系統出現次諧波振蕩問題。

然而，對表征開關電流的采樣信號進行斜坡補償后雖然可以解決次諧波振蕩問題，卻導致功率變換器允許輸出的最大功率隨系統占空比增大而減小，這是不希望出現的。系統占空比一般指開關單元中主開關的導通時間占整個導通和關斷切換周期的比例。

發明內容

針對現有技術中的一個或多個問題，本公開的實施例提供一種控制電路、限流單元、功率變換器及其控制方法。

在本公開的一個方面，提出了一種功率變換器，包括：輸入端，用于接收輸入電壓；輸出端，用于提供輸出電壓；開關單元，至少包括主開關，基于脈沖寬度調制信號進行導通和關斷切換以調整占空比，將輸入電壓轉換為所述輸出電壓，其中所述主開關的導通和關斷切換產生開關電流；感性儲能元件，用于在主開關導通時耦接至輸入端并儲存能量，并在主開關關斷時耦接至輸出端以釋放能量，其中所述感性儲能元件儲存和釋放能量時產生電感電流；容性儲能元件，耦接輸出端，用于對輸出電壓濾波；以及控制電路，接收表征輸出電壓的反饋信號、表征開關電流或電感電流的第一電流采樣信號、表征輸出電壓的期望值的參考信號和表征開關電流或電感電流的峰值最大值的第一限流閾值，并基于該反饋信號、第一電流采樣信號、該參考信號和該第一限流閾值提供脈沖寬度受調制的所述脈沖寬度調制信號至開關單元；其中該控制電路將第一電流采樣信號疊加斜坡補償信號后提供第二電流采樣信號，將第一限流閾值疊加表征占空比的閾值補償信號后提供第二限流閾值，并將第二電流采樣信號與第二限流閾值比較以輸出第二比較信號，所述脈沖寬度調制信號在第二電流采樣信號大于第二限流閾值時基于第二比較信號將主開關關斷。