[發(fā)明專利]具有臨界導通模式的反激變換器

有效

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• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103501114B
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 李澤宏;劉廣濤;曾智;吳明進;蔣匯
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/08
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于開關電源技術(shù)領域，涉及開關電源控制技術(shù)，特別涉及一種具有臨界導通模 式的反激變換器。

技術(shù)背景

開關電源的發(fā)展中，出現(xiàn)了3種基本的拓撲結(jié)構(gòu)，升壓型(Boost)、降壓型(Buck)和 升壓-降壓(Boost-Buck)型結(jié)構(gòu)，三種結(jié)構(gòu)都有各自的優(yōu)點和缺點。而反激變換器是從升壓- 降壓基本結(jié)構(gòu)衍生出來的。通?？梢缘刃樯龎?降壓的結(jié)構(gòu)形式。反激變換器的基本組成結(jié) 構(gòu)包括邏輯控制模塊、驅(qū)動模塊、功率開關管、基準模塊和保護電路模塊等。邏輯控制模塊 根據(jù)基準模塊提供的各種基準電壓和電流，與采集的信號進行比較，輸出驅(qū)動信號，通過驅(qū) 動模塊對功率開關管的導通和關斷進行控制，輸出穩(wěn)定的電壓供給負載。保護模塊主要是提 供各種保護功能，如過壓、過流、超溫等。對于不同的電路模式，邏輯控制模塊的結(jié)構(gòu)有所 不同。

反激變換器使用了變壓器，并通過變壓器實現(xiàn)了輸出和輸入的隔離，因此反激變換器特 別適用在具有較高安全要求的場合和應用條件下，比如醫(yī)療電器、汽車電器等領域。反激變 換器在開關管導通期間，通過開關管對變壓器原邊電感充電儲存能量，變壓器副邊由于整流 二極管反偏，所以不會給負載和電容提供能量。反激變換器在開關管關斷期間，儲存在變壓 器原邊的能量，通過變壓器副邊和整流二極管將能量提供給負載并補償開關管導通期間電容 損失的能量。根據(jù)開關管開啟時，副邊電流是否變?yōu)榱憧梢詫⒎醇ぷ儞Q器劃分為斷續(xù)導通模 式(DCM)和連續(xù)導通模式(CCM)。斷續(xù)導通模式下，系統(tǒng)傳輸函數(shù)中不含右半平面零點， 所以其負載電流突變的瞬態(tài)響應更快且引起輸出電壓的波動尖峰更低。而在斷續(xù)導通模式下， 由于有右半平面零點的存在，必須減少誤差放大器的帶寬才能使反饋環(huán)穩(wěn)定，從而也使得誤 差放大器的補償網(wǎng)絡更加復雜。而臨界導通模式(BCM)則是工作在斷續(xù)導通和連續(xù)導通的 分界點，在該模式下，負載電流剛好降為零，然后開關管就開始導通。開關管的損耗會更小。 當負載發(fā)生變化時，其開關頻率也會發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種具有臨界導通模式的反激變換器，改善開關 電源性能。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，具有臨界導通模式的反激變換器，包括 邏輯控制模塊、驅(qū)動模塊、功率開關管、基準模塊和保護電路模塊，其特征在于，還包括原 邊采樣模塊、邊界導通比較器、誤差放大器、電阻R1、電容C1、開關S1、采樣保持模塊； 所述邏輯控制模塊根據(jù)基準模塊提供的基準電壓和電流，與采集的電壓和電流進行比較，輸 出驅(qū)動信號，通過驅(qū)動模塊對功率開關管的導通和關斷進行控制，輸出穩(wěn)定的電壓供給負載；

所述原邊采樣模塊與變壓器原邊和功率開關管連接，檢測功率開關管的電壓和電源電壓， 通過這兩個電壓來判斷反激過程中負載放電情況，并且通過邊界導通比較器，使反激變換器 工作在臨界導通模式下，所述邊界導通比較器連接邏輯控制模塊和原邊采樣模塊；

所述誤差放大器通過采樣保持模塊與邏輯控制模塊連接，電阻R1、電容C1、開關S1構(gòu) 成誤差放大器的補償網(wǎng)絡，邏輯控制模塊通過開關S1控制電阻R1、電容C1的連接，實現(xiàn)臨 界導通模式下的負載電流恒流要求。

具體的，所述邏輯控制模塊包括控制器、電流比較器、低電流振蕩器、電流放大器和峰 值電流比較器。

可選的，所述功率開關管為外置器件或內(nèi)置器件。

具體的，所述功率開關管為場效應晶體管。

進一步的，所述邏輯控制模塊通過檢測場效應晶體管的源極采樣電阻上的電壓信號，得 到開關管導通時的電感電流，限制變壓器原邊的峰值電流，并設定負載的電流值。

具體的，所述功率開關管為絕緣柵雙極型晶體管或雙極型晶體管。

本發(fā)明的有益效果是，電路工作在介于連續(xù)模式和斷續(xù)模式的臨界導通模式下，具有較 好的負載變化瞬態(tài)響應，電壓尖峰更小，所需外圍元件更少，所占尺寸和空間小，臨界導通 下的功率器件的開關損耗更小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是誤差放大器和電阻R1、電容C1和開關S1的等效電路圖；

圖3是誤差放大器及其補償網(wǎng)絡的一種連接關系示意圖；

圖4是誤差放大器及其補償網(wǎng)絡的另一種連接關系示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案。