[實(shí)用新型]用于控制開關(guān)變換器的控制設(shè)備以及開關(guān)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520749210.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN205265527U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·菲拉扎;D·萊納;M·格拉瓦蒂;D·特里波蒂;M·萊根達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/28
• 分類號(hào): H02M3/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種用于準(zhǔn)諧振開關(guān)變換器的控制設(shè)備，并且進(jìn)一步涉及開關(guān)變 換器。

背景技術(shù)

功率開關(guān)變換器(也稱為“開關(guān)穩(wěn)壓器”)是已知的，其被設(shè)計(jì)用于將在輸入處接收 到的量例如來自電氣網(wǎng)絡(luò)的AC電壓轉(zhuǎn)換為調(diào)整過的輸出量例如DC電壓。

通常要求這種變換器符合關(guān)于相應(yīng)的電氣性能的嚴(yán)厲的要求，例如確保高質(zhì)量因 數(shù)或基本上一致的功率因數(shù)。

已經(jīng)證明為有效的控制模式為準(zhǔn)諧振模式；圖1通過示例描述了逆向變換器 (flybackconverter)的配置。然而應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，下述同樣適用于不同類型的變換器，例如 降壓-升壓類型的變換器。

變換器整體由1來指代，其包括變壓器2，所述變壓器2具有初級(jí)繞組2a、次級(jí)繞組 2b以及輔助繞組2c。

所述初級(jí)繞組2a具有第一端子2a’和第二端子2a”，所述第一端子2a’通過提供輸 入電壓V_in的整流器級(jí)4連接到供電線3，例如連接到提供AC線電壓V_AC的電氣干線，并且第二 端子2a”連接到例如MOSFET的開關(guān)元件5。

所述開關(guān)元件5具有：特別地為各個(gè)MOSFET的漏極端子的第一電流傳導(dǎo)端子，其連 接到前述的初級(jí)繞組2a的第二端子2a”；以及特別地為各個(gè)MOSFET的源極端子的第二電流 傳導(dǎo)端子，其通過檢測(cè)電阻器6連接到第一參考端子(接地，GND)。

開關(guān)元件5和檢測(cè)晶體管6在其間限定了提供第一反饋電壓V_CS的第一反饋節(jié)點(diǎn) FB₁，所述第一反饋電壓V_CS為流經(jīng)變壓器2的初級(jí)繞組的電流的函數(shù)。

次級(jí)繞組2b具有經(jīng)由二極管元件7(使得其陽(yáng)極連接到相同的第一端子2b’并且其 陰極連接到第一輸出端子Out₁)連接到第一輸出端子Out₁的相應(yīng)的第一端子2b’，以及連接 到第二輸出端子Out₂的相應(yīng)的第二端子2b”。在所述第一輸出端子Out₁和所述第二輸出端子 Out₂之間連接電荷存儲(chǔ)元件8，特別是電容器，在其上存在例如DC電壓的輸出電壓V_out。

輔助繞組2c具有連接到由第一分壓電阻器9a和第二分壓電阻器9b形成的電阻分 壓器的相應(yīng)的第一端子2c’和相應(yīng)的第二端子2c”，在第一分壓電阻器9a和第二分壓電阻器 9b之間定義了第二反饋節(jié)點(diǎn)FB₂，在該第二反饋節(jié)點(diǎn)FB₂上存在第二反饋電壓V_ZCD。

變換器1進(jìn)一步包括控制設(shè)備10(也稱為“控制器”)，該控制設(shè)備10基于在相應(yīng)的 輸入管腳上接收到的第一反饋電壓V_CS和第二反饋電壓V_ZCD，經(jīng)由提供到相對(duì)應(yīng)的MOSFET的 柵極端子的控制信號(hào)S_C而以脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制開關(guān)元件5的關(guān)斷和閉合。

詳細(xì)地，所述控制設(shè)備10利用峰值電流控制在準(zhǔn)諧振模式中實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)元件5的 管理，其設(shè)想了兩種彼此循環(huán)地相隨的分立的階段：

1)能量存儲(chǔ)階段，在其間開關(guān)元件5為閉合(相對(duì)應(yīng)的MOSFET導(dǎo)通，占空比周期的 “ON”區(qū)間)從而在變壓器2的初級(jí)繞組2a中存儲(chǔ)能量，其中二極管元件7防止在次級(jí)繞組2b 中的電流到達(dá)輸出負(fù)載(此處未示出)。當(dāng)?shù)谝环答侂妷篤_CS到達(dá)由閉合控制環(huán)路(基于峰值 電流控制)定義的閾值時(shí)該步驟終止(觸發(fā)接下來的能量轉(zhuǎn)移步驟)；以及

2)能量轉(zhuǎn)移階段，在其間開關(guān)元件5為關(guān)斷(相對(duì)應(yīng)的MOSFET截止，占空比周期的 “OFF”區(qū)間)，從而將之前存儲(chǔ)在變壓器2的初級(jí)繞組2a中的能量轉(zhuǎn)移到次級(jí)繞組2b和在輸 出處連接的負(fù)載。基于在開關(guān)元件5的MOSFET的漏極端子上存在的電容，通過變壓器2的初 級(jí)上的諧振條件的開始來用信號(hào)通知能量轉(zhuǎn)移的完成。當(dāng)?shù)诙答侂妷篤_ZCD降落到低于接 近零的較低閾值之下時(shí)該階段終止(再次觸發(fā)能量存儲(chǔ)階段)。這種控制被稱為“零電流檢 測(cè)”(ZCD)控制。