[發(fā)明專利]一種隔離式電壓變換電路、控制電路及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510098011.2
• 申請(qǐng)日: 2015-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104682745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李伊珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都芯源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/217
• 分類號(hào): H02M7/217;H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔離式電壓變換電路，具體涉及原邊控制的隔離式電壓變換電路、控制電路以及控制方法。

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)定性成為電壓變換電路至關(guān)重要的設(shè)計(jì)因素。

隔離式電壓變換電路可用于對(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(guò)變壓器隔離。在傳統(tǒng)的次級(jí)端調(diào)節(jié)的隔離型變換電路中，為了實(shí)現(xiàn)恒壓和/或恒流控制，常需要采樣副邊的電壓和/或電流信號(hào)，并根據(jù)副邊的電壓和/或電流信號(hào)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，控制原邊開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)副邊的電壓和/或電流。傳統(tǒng)的次級(jí)端調(diào)節(jié)的隔離式電壓變換電路可以提供精確的電壓、電流控制，但是其組件數(shù)目較多，采樣電阻增加功耗，同時(shí)由于變壓器的隔離作用，通常在采樣副邊電流和/或電壓信號(hào)時(shí)，常需要昂貴的光耦器件將副邊電流和/或電壓信號(hào)進(jìn)行采樣并輸出至原邊控制電路。因此傳統(tǒng)的次級(jí)端調(diào)節(jié)的隔離式電壓變換電路成本高昂，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

如今，為了減小組件數(shù)目，避免使用光耦器件，降低電路的成本和復(fù)雜性，進(jìn)而提高效率，通常通過(guò)原邊采樣來(lái)獲取隔離式電壓變換電路輸出電壓和/或輸出電流的大小。

具體地，通過(guò)采樣原邊峰值電流來(lái)計(jì)算副邊輸出電流的大小，以及通過(guò)變壓器的第三繞組感測(cè)輸出電壓的大小，并將獲得的輸出電流 信號(hào)和輸出電壓信號(hào)送至控制電路進(jìn)行反饋控制。

圖1所示為一個(gè)原邊控制的隔離式電壓變換電路50。如圖所示，交流電壓信號(hào)V_AC通過(guò)一個(gè)整流橋和隔直電容后轉(zhuǎn)換為一個(gè)直流電壓信號(hào)V_DC。

直流電壓信號(hào)V_DC經(jīng)過(guò)一個(gè)反激變換電路進(jìn)而轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出電壓信號(hào)V_OUT。反激變換電路包括一個(gè)變壓器T和一個(gè)可控開(kāi)關(guān)管4。變壓器T包括原邊繞組1，副邊繞組2以及第三繞組3。當(dāng)可控開(kāi)關(guān)4導(dǎo)通時(shí)，原邊繞組1流過(guò)電流I_P,并存儲(chǔ)能量；當(dāng)可控開(kāi)關(guān)4關(guān)斷時(shí)，副邊繞組2將原邊繞組存儲(chǔ)的能量通過(guò)一個(gè)二極管傳遞給負(fù)載，此時(shí)該二極管流過(guò)電流I_S，此時(shí)第三繞組3上的電壓V_T與輸出電壓V_OUT成正比。當(dāng)流過(guò)與副邊繞組2相連的二極管的電流I_S減小為零后，第三繞組3上的電壓V_T為零。

隔離式電壓變換電路50進(jìn)一步包括一個(gè)反饋電路5，反饋電路5耦接變壓器T的的第三繞組3，當(dāng)輸出電壓信號(hào)V_OUT升高，第三繞組上的感應(yīng)電壓V_T也升高。感應(yīng)電壓V_T經(jīng)過(guò)分壓電阻分壓，得到一個(gè)輸出電壓反饋信號(hào)V_FB。

隔離式電壓變換電路50進(jìn)一步包括一個(gè)控制模塊6，接收輸出電壓反饋信號(hào)V_FB，并根據(jù)接收輸出電壓反饋信號(hào)V_FB輸出一個(gè)控制信號(hào)C_S至可控開(kāi)關(guān)4的柵極，控制可控開(kāi)關(guān)4的導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓V_OUT，使輸出電壓V_OUT恒定在一個(gè)期望值。

圖2示出了根據(jù)隔離式電壓變換電路50一個(gè)實(shí)施例的工作波形圖60。在圖2示出的實(shí)施例中，隔離式電壓變換電路50的負(fù)載將經(jīng)歷額定負(fù)載、輕載和重載三個(gè)工作階段。其中，當(dāng)隔離式電壓變換電路50的負(fù)載為額定負(fù)載和重載等正常帶載階段時(shí)，其工作在第一工作模式。 當(dāng)隔離式電壓變換電路50的負(fù)載為輕載階段時(shí)，其工作在第二工作模式，其中，輕載階段也包括空載。在圖2所示的示例中，隔離式電壓變換電路50的第一工作模式為脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)模式，第二工作模式為跳周期模式，即某些周期內(nèi)控制可控開(kāi)關(guān)4停止導(dǎo)通和關(guān)斷切換。在其他一些示例中，隔離式電壓變換電路50的第一工作模式為PWM模式，第二工作模式為脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,PFM)模式，即可控開(kāi)關(guān)4導(dǎo)通和關(guān)斷頻率變低。在其他一些示例中，隔離式電壓變換電路50的第一工作模式可以為PFM模式，第二工作模式可以為跳周期模式。