[發明專利]用于開關電源的功率轉換器及其操作方式

有效

• 申請號: 201710565249.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN109004833B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 黃新年
• 申請（專利權）人: 虹冠電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/42;H02M1/44
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

一種開關電源，包括功率轉換器，功率轉換器包括變壓器、低側開關和高側開關。低側開關通過變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流。高側開關將來自變壓器的初級繞組的電流放電到緩沖電容器。控制器同步地控制低側開關和高側開關的斷開和閉合。功率轉換器可以包括在反激式轉換器中。功率轉換器可以產生經調節的輸出電壓。

本申請是2015年12月18日提交的申請No.14/975,692的部分繼續申請，其全部內容通過引用包含在本文中。

技術領域

本發明涉及開關電源領域。更特別地，本發明涉及用于開關電源的反激式功率轉換器及其操作方式。

背景技術

離線開關電源從交流(AC)電源接收電能并提供用于給負載供電的電壓調節的直流(DC)輸出。一種示例性離線電源包括功率因數校正(PFC)級和DC-DC轉換器級。PFC級接收AC輸入信號，進行整流并使得來自AC源的電流與AC電壓保持大致同相，從而使得電源表現為AC源的電阻負載。DC-DC轉換器級從PFC級接收整流輸出并生成可以用于給負載供電的電壓調節的DC輸出。PFC級的整流輸出通常處于較高的電壓并且比DC-DC級的輸出更寬松地調節。

反激式功率轉換器(或者更簡單地，反激式轉換器)可以應用于DC-DC功率轉換器。反激式轉換器使用變壓器，變壓器將來自反激式轉換器的輸入端的能量傳輸至其輸出端并且提供在反激式轉換器的輸入端和輸出端之間的電隔離。通過閉合開關將輸入電壓(例如PFC級的整流輸出電壓)施加在變壓器初級繞組的兩端；結果，初級繞組電流流動并且變壓器中的磁通量增加，在變壓器中存儲能量。當開關被斷開時，電壓被消除并且初級繞組電流降低，同時磁通量減小。結果在變壓器的次級繞組中感生電流。該感生電流給輸出電容器充電以產生用于給負載供電的輸出電壓。

開關電源可以經受各種負載條件。對于這種電源重要的是，高效地操作以最小化電量使用。因此，需要適應不同的負載條件并實現高效操作的改進的開關電源技術。還需要使用反激式功率轉換器的這種開關電源技術。

發明內容

根據實施例，開關電源包括功率轉換器，該功率轉換器包括變壓器、低側開關和高側開關。低側開關通過變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流。高側開關將來自變壓器的初級繞組的電流放電到緩沖電容器。控制器同步地控制低側開關和高側開關的斷開和閉合。功率轉換器可以包括在反激式轉換器中。功率轉換器可以產生經調節的輸出電壓。

根據另一實施例，開關電源包括功率轉換器，該功率轉換器包括變壓器、低側開關和高側開關。低側開關被配置為通過變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流。高側開關被配置為將來自變壓器的初級繞組的電流放電到緩沖電容器。控制器被配置為同步地控制低側開關和高側開關的斷開和閉合。低側開關和高側開關各自被反復地斷開和閉合以在反饋回路中形成調節的輸出電壓，輸出電壓由在變壓器的次級繞組中感應的電流形成。控制器被配置為在檢測到負載條件或電源電壓條件中的一個或多個時調節每個開關循環中閉合高側開關的時刻。可以通過超過閾值的電源電壓檢測電源電壓條件。負載條件包括輕負載條件。

根據又一實施例，開關電源包括功率轉換器，該功率轉換器包括變壓器、低側開關和高側開關。低側開關被配置為通過變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流。高側開關被配置為將來自變壓器的初級繞組的電流放電到緩沖電容器。控制器被配置為同步地控制低側開關和高側開關的斷開和閉合，其中，低側開關和高側開關各自被反復地斷開和閉合以在反饋回路中形成調節的輸出電壓。輸出電壓由在變壓器的次級繞組中感應的電流形成。控制器還被配置為選擇性地在以下操作：(1)頻率控制模式，其中，在反饋回路中控制開關頻率以調節輸出電壓；和(2)電流控制模式，其中，在反饋回路中控制針對每個開關循環的變壓器的初級繞組中的峰值電流，用于調節輸出電壓。在檢測到電源電壓條件時，控制器在所述頻率控制模式下操作。通過超過閾值的電源電壓檢測電源電壓條件。

本文描述了這些和其他實施例。

附圖說明

以下參照特定的示例性實施例并結合附圖描述本發明，其中：