[發明專利]非互補有源鉗位反激變換器的控制器

有效

• 申請號: 201810840273.5
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108933533B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 於昌虎;肖華;曾正球
• 申請（專利權）人: 深圳南云微電子有限公司;廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種非互補有源鉗位反激變換器的控制器，包括頻率控制單元、脈寬控制單元、時序控制單元和驅動單元，采用多模式控制方式，還包括波峰檢測單元和模式判斷單元，所述波峰檢測單元，檢測主開關管漏端的振蕩電壓的波峰，在變換器的非互補模式下，控制鉗位管在波谷開通；鉗位管的關斷由內部設定的導通時間確定；所述模式判斷單元，根據反饋電壓FB，依模式判斷的結果信號給出模式轉換信號到時序控制單元。本發明通過增加DCM模式，屏蔽鉗位管開通，減小了進入跳頻模式時的勵磁電流峰峰值，避免音頻噪聲的產生，優化了空載功耗；由于模式轉換的比較過程設置了較長的延時，降低了模式轉換對變換器控制環路的影響。

技術領域

本發明涉及有源鉗位反激變換器，特別涉及一種非互補有源鉗位反激變換器的控制器。

背景技術

反激變換器因其成本低、拓撲簡單等優點廣泛應用于中小功率離線式開關電源。實際工作過程中，反激變換器的原邊能量并不能夠完全傳遞到副邊，留在原邊的能量通過漏感和開關節點寄生電容的諧振在開關節點，即主開關管的漏端，產生很高的電壓尖峰。為了減小開關管的電壓應力，需要吸收電路，常規的吸收電路有RCD鉗位電路、LCD鉗位電路和有源鉗位電路。其中，有源鉗位電路添加額外的鉗位管及較大的鉗位電容，可以將漏感能量保存下來，并回收此能量至變換器輸入端。另外，由于漏感的電慣性，有源鉗位電路在漏感能量的回收過程結束后可以將主開關管漏端的電壓拉低，從而實現主開關管的ZVS開通，減小主開關管的開通損耗，便于變換器功率密度的提升。

如圖1所示，100為典型有源鉗位反激變換器的電路圖。圖中，L_K為漏感、L_M為勵磁電感、C_A為鉗位電容、M_A為鉗位管、M_P為主開關管、C_PAR為開關節點的寄生電容、R_S為勵磁電感電流采樣電阻、N_P為變壓器原邊繞組匝數、N_S為變壓器副邊繞組匝數、D_R為整流二極管、C_OUT為變換器輸出電容、單元101為變換器的控制器(即是該變換器的主控制芯片)、單元102為隔離反饋電路。主控制芯片通過采樣變換器輸出電壓和電流采樣電阻R_S上的壓降實現雙環路峰值電流模式控制，確定主開關管M_P何時開通、何時關斷。為了實現主開關管M_P的ZVS開通，需要合理控制鉗位管M_A導通的時間。實際上，僅僅依靠漏感很難將開關節點的電壓拉至地電位，而需要將勵磁電感L_M的感量適當減小，使得勵磁電感也存在負向電流。在鉗位管關閉之后，勵磁電感和漏感仍然流過負向電流，從開關節點的寄生電容上抽取能量，使得開關節點電壓拉至地電位。

如圖2所示，為典型的互補模式有源鉗位反激變換器的關鍵信號波形，其中，G_M_P為主開關管的柵極驅動波形，G_M_A為鉗位管的柵極驅動波形，DS_M_P為主開關管漏端電壓波形，I_LM為勵磁電感電流波形，I_LK為漏感電流波形。假設，勵磁電感的感量為L_M，漏感的感量為L_K，勵磁電感電流正向的峰值為I_PKP，負向的峰值為I_PKN，主開關管漏端電壓為V_{DS_MP}，開關節點寄生電容容值為C_PAR，重負載情況下的開關周期為T_HD，輕負載情況下的開關周期為T_LD。為了可靠地實現主開關管ZVS開通，以上功率級參數需要滿足：即需要保持一定幅值的負向勵磁電流I_PKN，負向勵磁電流的斜率是一定的，為：其中，V_OUT為變換器輸出電壓。隨著負載的減輕，正的勵磁電流峰值開始減小，則主開關管導通時間和鉗位管導通時間相應地減小，才能保證負向勵磁電流峰值為定值。所以，互補模式的變換器隨著負載減輕是升頻的，開關管的開關損耗在輕負載時沒有得到減小。此外，輕負載時互補模式鉗位管通路仍然存在較大的循環能量，也會造成輕載效率降低。