[發(fā)明專利]臨界連續(xù)模式反激變換器的控制裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710444845.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107147300B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任小永;郭哲輝;周玉婷;高華敏;張之梁;陳乾宏
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

1.一種臨界連續(xù)模式反激變換器的控制裝置，其特征在于：該控制裝置采用模擬控制電路與數(shù)字控制器的組合方式，其中模擬控制電路包括：輸出電壓采樣電路、原邊開關(guān)管v_ds檢測采樣保持電路與輔助繞組N_a采樣電路；所述輸出電壓采樣電路的輸入端連接Fly-back變換器輸出母線與輸出功率地，其輸出端連接至數(shù)字控制器；所述原邊開關(guān)管v_ds檢測采樣保持電路的輸入端連接Fly-back變換器原邊開關(guān)管漏極與變換器輸入功率地，其輸出端連接至數(shù)字控制器；所述輔助繞組N_a采樣電路的輸入端連接至變換器輸入功率地，輸出端連接數(shù)字控制器；所述數(shù)字控制器輸出端分別連接至原邊開關(guān)管Q₁、副邊同步整流管Q₂與原邊開關(guān)管檢測采樣保持電路中輔助開關(guān)管Q₃的驅(qū)動電路；所述輸出電壓采樣電路由第一電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和隔離環(huán)節(jié)依次連接構(gòu)成，其中第一電阻分壓網(wǎng)絡(luò)包括R₄和R₅；所述原邊開關(guān)管v_ds檢測采樣保持電路由對第二電阻分壓網(wǎng)絡(luò)、輔助開關(guān)管Q₃、采樣保持電容C₂與運算放大器依次連接構(gòu)成，其中，第二電阻分壓網(wǎng)絡(luò)包括R₂和R₃，第二電阻分壓網(wǎng)絡(luò)與Q₃漏極連接，Q₃源極連接C₂與運算放大器同相輸入端，C₂另一端接地，運算放大器的反相輸入端連接運算放大器輸出端；所述輔助繞組N_a由與Fly-back變壓器相耦合，其同名端與Fly-back變壓器原邊靠近原邊開關(guān)管漏極的一側(cè)相同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述臨界連續(xù)模式反激變換器的控制裝置，其特征在于：所述隔離環(huán)節(jié)可采用線性光耦隔離芯片。

3.一種基于權(quán)利要求1或2所述臨界連續(xù)模式反激變換器的控制裝置的控制方法，其特征在于：該控制方法中數(shù)字控制器需實現(xiàn)的功能單元包括：原邊開關(guān)管導(dǎo)通時間計算單元、副邊同步整流管導(dǎo)通時間計算單元、第一、第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、PWM模塊與激磁電流ZCD比較單元，具體的控制過程如下：

首先，初始化窄脈沖時長t_p，死區(qū)時長t_d，副邊同步整流管導(dǎo)通時間信號T_on2，副邊同步整流管增或減的步進時間τ，輸出電壓基準電平V_ref，激磁電流ZCD比較單元的門檻電壓V_ZCD各參數(shù)；

1).Fly-back變換器輸出電壓V_o經(jīng)輸出電壓采樣電路采樣、隔離后進入數(shù)字控制器，經(jīng)第一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后生成信號v_o送入原邊開關(guān)管導(dǎo)通時間計算單元；

2).原邊開關(guān)管導(dǎo)通時間計算單元將信號v_o與輸出電壓基準電平V_ref作差后送入PI調(diào)節(jié)器，PI調(diào)節(jié)器輸出原邊開關(guān)管的導(dǎo)通時間信號T_on1送入PWM模塊；

3).輔助繞組N_a采樣電路的輸出信號送入激磁電流ZCD比較單元的反相輸入端，與該單元的同相輸入端連接的門檻電壓V_ZCD比較后，輸出觸發(fā)信號R_eset送入PWM模塊；

4).當激磁電流ZCD比較單元產(chǎn)生R_eset信號時，PWM模塊產(chǎn)生與觸發(fā)信號R_eset上升沿相同步的窄脈沖v_gs3，窄脈沖v_gs3時長為t_p，窄脈沖v_gs3隨即開通輔助開關(guān)管Q₃，在窄脈沖v_gs3期間，原邊開關(guān)管的漏源極電壓v_ds經(jīng)第二電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對采樣保持電容C₂快速充電，充電完成后C₂上的電壓為R₃/(R₂+R₃)倍的v_ds，該值經(jīng)運算放大器同相跟隨后送入數(shù)字控制器的第二模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后生成信號v_hold，送入副邊同步整流管導(dǎo)通時間計算單元；

5).副邊同步整流管導(dǎo)通時間計算單元根據(jù)v_hold對副邊同步整流管的導(dǎo)通時間進行增或減操作：當v_hold大于零時，在當前開關(guān)周期內(nèi)對副邊同步整流管的導(dǎo)通時間信號T_on2進行一次增操作，增加量為τ；當v_hold小于或等于零時，在當前開關(guān)周期內(nèi)對副邊同步整流管的導(dǎo)通時間信號T_on2進行一次減操作，減小量為τ，完成本開關(guān)周期內(nèi)增或減操作后的T_on2信號送入PWM模塊；

6).PWM模塊產(chǎn)生的驅(qū)動信號v_gs1、v_gs2與窄脈沖v_gs3分別送入原邊開關(guān)管Q₁、副邊同步整流管Q₂與原邊開關(guān)管采樣保持電路中輔助開關(guān)管Q₃的驅(qū)動電路；

7).當前開關(guān)周期內(nèi)在窄脈沖v_gs3下降沿之后經(jīng)過設(shè)定的死區(qū)時長t_d，PWM模塊輸出原邊開關(guān)管的驅(qū)動信號v_gs1的上升沿，原邊開關(guān)管Q₁的導(dǎo)通時長由T_on1信號控制；當前開關(guān)周期內(nèi)在驅(qū)動信號v_gs1下降沿之后經(jīng)過設(shè)定的死區(qū)時長t_d，PWM模塊輸出副邊同步整流管驅(qū)動信號v_gs2的上升沿，副邊同步整流管Q₂的導(dǎo)通時長由當前開關(guān)周期內(nèi)完成增或減操作后的T_on2信號控制；之后重復(fù)步驟1進行循壞。