[發明專利]一種同步整流原邊反饋反激式電源的恒壓輸出控制系統

有效

• 申請號: 201710847206.1
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107579670B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 徐申;周健洋;沈為冬;陳暢;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

一種同步整流原邊反饋反激式電源的恒壓輸出控制系統，包括單輸出DAC中點采樣模塊、采樣誤差補償模塊、電流檢測模塊、數字控制模塊及PWM驅動模塊構成的控制系統，單輸出DAC中點采樣模塊采樣輔助繞組的電壓信號V_sense，輸出副邊電流復位時間T_r中點時刻的電壓信號V_sense(t_mid)，通過基于電流檢測模塊推算中點采樣誤差的補償算法，以修正中點處的輔助繞組上的采樣電壓，數字控制模塊通過補償后的中點電壓信號與系統預設的固定值V_REF的誤差e(n)，利用比例和積分計算出控制量輸出給PWM驅動模塊分別控制原邊開關管及副邊同步整流管，實現對同步整流原邊反饋反激式電源的恒壓輸出控制。

技術領域

本發明屬于隔離式開關電源變換器技術領域，特別涉及一種同步整流原邊反饋反激式電源的恒壓輸出控制系統。

背景技術

隨著全球電子市場的迅速發展，未來對電源管理類芯片的需求越來越大。消費者對輕薄產品需求不斷增長的情況下，產品的小型化是一大趨勢。此外，隨著高通公布新一代Quick Charge 3.0快速充電技術，進一步將移動電子設備的充電功率提升到了30瓦特的中等功率水平，對于電源的技術發展趨勢而言，功率的需求將越來越大。常用的開關電源各種拓撲結構分門別類，buck，boost適用于低電壓大電流的場合，缺點是原副邊不能隔離；半橋、全橋變換器和推挽式變換器在電路結構上需要多個功率開關管完成控制，一般應用于大功率的工業電源，功率從幾百W到幾千W不等，小功率情況下成本較高；而反激式開關電源只需要單個功率開關管，元器件少、體積小、成本低，具有電路結構簡單、輸入輸出電氣隔離、可以同時輸出多路電壓等優點，被廣泛使用于100W以下的電源應用場合。

傳統的反激式開關變換器采用二極管整流方式。對于大功率的電源系統應用上，二極管的損耗己成為提高系統效率的瓶頸。為了提高效率和降低損耗的需要，采用同步整流技術已經成為了一種必要的手段。同步整流技術就是使用低導通電阻、高輸入阻抗的MOSFET來代替二極管進行整流，同步整流管導通電阻低、正向壓降小，因而整流損耗低，大大提高了反激式開關電源的效率。

目前，阻礙數字控制同步整流原邊反饋反激變換器大功率下運用的問題在于：同步整流情況下，已經成熟的數字逼近式雙線拐點采樣方案不準。數字逼近式雙線拐點采樣方案，就是利用拐點位置的特殊性，通過設定雙線間隙壓差，利用采樣波形在拐點處斜率不同，能夠采樣到間隙時間的差別，從而上下移動雙線，始終跟隨在拐點位置附近。然而，在同步整流結構下，采樣波形并不適合雙線采樣方案：由于在同步整流結構下，同步整流管導通電阻小，僅為十幾至幾十毫歐，因此無論是連續電流模式(CCM)和非連續電流模式 (DCM)下，都存在采樣波形斜率小，拐點之后陡直的問題，此外，在實際情況下，同步整流一般在拐點之前就關閉了，此時變為寄生二極管DSR導通，正向導通壓降V_f為1V，如果是拐點采樣，采樣到的電壓大小為V_o+V_f，此時采樣精度反而受拐點位置影響會變差，導致采樣精度不高，而且跟隨拐點效果較差，導致閉環穩定性和恒壓精度差，因此需要針對問題提出相應改進采樣解決方案。

發明內容