[實用新型]一種基于數字芯片的反激變換器

有效

• 申請號: 201720446440.9
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN206834988U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 王孝洪;吳豐;曾健華;鐘松錦;田聯房;黃氏秋江
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02H7/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

技術領域

本實用新型涉及反激變換器領域，特別涉及一種基于數字芯片的反激變換器。

背景技術

電源是電子設備不可缺少的組成部分，被廣泛應用于人們的日常生產生活中。傳統的電源分為線性電源與開關電源兩大部分。與線性電源相比，開關電源在體積、重量、能耗等方面都比線性電源有顯著減少，而且對整機多項性能指標有良好影響，具有更高的功率密度、高變換效率、高可靠性等特點，因此它廣泛應用于通信、軍事裝備、交通設施、工業設備、家用電器等領域。反激變換器作為開關電源拓撲的一種，其本身具有結構簡單、體積小、成本低等特點。在中小功率場合，反激變換器具有高可靠性、電路拓撲簡潔、輸入輸出電氣隔離、升/降范圍寬、易于多路輸出等優點，因此，反激變換器是中小功率開關電源理想的電路拓撲。

反激變換器分斷續式工作模式(DCM)與連續式工作模式(CCM)兩種。其中，與CCM型反激變換器相比，DCM型反激變換器的優點有：第一，變壓器的磁芯利用率高；第二，整流管工作在零電流狀態，不存在反響恢復問題；第三，從小信號模型角度看，CCM型反激變換器存在右半平面極點問題，而DCM型不存在，因此，DCM型反激變換器控制環穩定范圍大。基于這些優點，反激變換器大多采用DCM型工作模式。

當下市場上反激變換器大部分是模擬型反激變換器，其控制電路大多采用TL431、UC3844與PC817光耦等模擬芯片及輔助電路構成。盡管模擬變換器具有結構簡單、實現容易、理論上無限大的分辨率(即信號幅度可以為其變化范圍內的任意值)等優點，但實際應用中，各元器件都存在一定的非線性(如光耦PC817的電流傳遞系數CTR隨電流大小的改變而略有不同)和額外損耗(二極管的導通壓降等)，易受自身的電路工作情況、外界環境和隨機噪聲的影響，反而使實際獲得的精度更低，輸出電壓紋波更大。對于一些高精度、高穩定性要求的儀器設備，這種反激變換器的輸出精度和穩定性都難以滿足需求。

相比于模擬型反激變換器，數字型反激變換器通過數字信號處理算法來實現控制信號的輸出，而數字芯片內部結構穩定性非常高，不易受到外界因素的干擾，相當于其控制過程僅受量化誤差和采樣精度的影響(ADC轉化位數較高情況下其誤差可忽略不計)，其算法過程本身不會產生諸如模擬電路般的各種誤差，因此輸出信號的穩定性更好、精度更高、兼容性強、靈活性好、易于實時監控，很好地解決了傳統模擬型反激變換器輸出電壓紋波大、精度低的問題，擴大了其適用范圍，在高精度輸入設備領域也能夠得到廣泛應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于數字芯片的反激變換器，可以實現數字PI控制、峰值電流控制與電路保護等目的，保證了電路安全可靠的工作并獲得穩定的輸出電壓。

本實用新型的目的通過以下的技術方案實現：一種基于數字芯片的反激變換器，包括輸入電路、變壓器、輸出電路、采樣電路、PWM隔離驅動電路和控制系統；

輸入電路一側與輸入電源相連，另一側與變壓器輸入繞組相連，輸入電源通過輸入電路向輸入繞組儲能；輸出電路連接變壓器的輸出繞組；

采樣電路包括用于采樣輸出電路電壓的電壓采樣電路與用于采樣原邊電流的電流隔離采樣電路；電壓采樣電路一端連接輸出電路輸出電壓信號，一端連接控制系統的一個電壓采樣端，電流隔離采樣電路一端連接電流采樣電阻兩端的電壓信號，一端連接控制系統的一個電流采樣端；

PWM隔離驅動電路一端與控制系統的ePWM輸出端相連，一端連接MOS管柵極；MOS管源極接變壓器一次側線圈，漏極接電流采樣電阻。

優選的，輸出電路包括整流二極管與濾波電容；整流二極管的兩端分別連接變壓器的輸出繞組與濾波電容，整流得到穩定的輸出電壓信號。

優選的，所述反激變換器可以包括多路輸出電路，只有一路輸出電路的輸出電壓會反饋到控制系統。

優選的，輸入電路包括并聯的輸入整流橋和濾波電容。

優選的，輸入電路還包括開關管鉗位電路，開關管鉗位電路包括開關管，鉗位電阻和鉗位電容；鉗位電阻和鉗位電容并聯后接開關管，開關管鉗位電路與變壓器輸入繞組相連。

優選的，電流隔離采樣電路包括電流采樣電阻、采樣電路與線性隔離光耦，采樣電路是由運放串并聯精密電阻組成的比例電路。

優選的，PWM隔離驅動電路包括將PWM輸出信號放大的隔離放大電路。

優選的，控制系統為TMS320F28035最小系統。