[發(fā)明專利]一種適用于原邊反饋反激變換器的自適應(yīng)啟動電路

有效

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• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109256942B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅萍;唐天緣;張遼;王強(qiáng);凌榮勛;鄧成達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種適用于原邊反饋反激變換器的自適應(yīng)啟動電路，屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。誤差放大器的負(fù)向輸入端連接與原邊反饋反激變換器輸出電壓成比例的原邊電感電流限信號，其正向輸入端連接基準(zhǔn)電壓，其輸出端連接第一比較器的負(fù)向輸入端；第一比較器的正向輸入端連接鋸齒波信號，其輸出端輸出脈沖寬度調(diào)制信號；第二比較器的正向輸入端連接原邊電感電流限信號，其負(fù)向輸入端連接原邊電感電流峰值信號，其輸出端通過鎖存器后輸出限流判斷信號；邏輯模塊根據(jù)脈沖寬度調(diào)制信號和限流判斷信號產(chǎn)生輸出信號用于控制原邊反饋反激變換器中開關(guān)管的開啟和關(guān)斷。本發(fā)明能夠自適應(yīng)調(diào)整原邊反饋反激變換器啟動速度并保證其始終工作在DCM模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于原邊反饋反激變換器的自適應(yīng)啟動電路。

背景技術(shù)

原邊反饋反激變換器具有天然輸入輸出電隔離效果、無需光耦器件、易擴(kuò)展多路輸出等優(yōu)勢，是開關(guān)電源中備受青睞的產(chǎn)品。在原邊反饋反激變換器中，副邊電感消磁速度取決于輸出電壓的大小。啟動過程中，輸出電壓從零緩慢上升，導(dǎo)致副邊電感消磁速度在相當(dāng)長的時間內(nèi)較小，變壓器無法完全復(fù)位，系統(tǒng)持續(xù)工作在CCM模式(連續(xù)導(dǎo)通模式)下，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定、功率管過流損壞、采樣電壓錯誤等一系列負(fù)面效應(yīng)。

在反激變換器中，如果電路工作于CCM模式，在一個周期內(nèi)，不能實現(xiàn)能量從原邊側(cè)到副邊側(cè)的完全傳遞，不但增加了變壓器的體積，同時導(dǎo)致系統(tǒng)存在一個右半平面零點。傳統(tǒng)解決方案通過環(huán)路補(bǔ)償將環(huán)路帶寬降低到遠(yuǎn)小于右半平面零點的位置，但是過窄的環(huán)路帶寬會導(dǎo)致環(huán)路響應(yīng)過慢，限制了開關(guān)電源的高頻化發(fā)展。因此，保證系統(tǒng)始終工作在DCM模式(斷續(xù)導(dǎo)通模式)下是從根本上解除右半平面零點的方式。另一方面，原邊反饋反激變換器電壓采樣技術(shù)多依賴于DCM模式下副邊電感消磁結(jié)束后的諧振波形特點，而對于工作在CCM模式下的系統(tǒng)，難以獲取輸出電壓信息，因此，在反激變換器的啟動和穩(wěn)定階段，保證電路始終工作在DCM下十分重要。

現(xiàn)有控制芯片通過控制電流對片外大電容緩慢充電以實現(xiàn)軟啟動，避免系統(tǒng)啟動時持續(xù)工作在CCM模式，但是這種方式不僅消耗額外的PCB板面積，且軟啟動電容必須精確設(shè)計，過小的容值使得系統(tǒng)難以在DCM模式下啟動，過大的容值將導(dǎo)致系統(tǒng)啟動時間過長，輸出電壓建立緩慢。另外還有通過在啟動過程中降低原邊反饋反激變換器的工作頻率，從而降低啟動速度來避免進(jìn)入CCM模式的解決方法。但是這兩種解決方法都沒有考慮到輸出信息的變化，而實際系統(tǒng)是否會進(jìn)入CCM模式，主要取決于原副邊電感大小和輸入輸出電壓值，原副邊電感大小和輸入電壓值一般設(shè)計完成后是確定的，因此唯一導(dǎo)致系統(tǒng)可能進(jìn)入CCM模式的只有輸出電壓信息，輸出電壓越高，V_O/L_S越大，副邊消磁時間越小，越不容易進(jìn)入CCM模式，反之越容易進(jìn)入CCM模式。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述原邊反饋反激變換器啟動過程中難以控制在DCM模式工作，以及傳統(tǒng)軟啟動方式中片外大電容的使用消耗過多的PCB板面積而增加成本和精度難以控制的問題，本發(fā)明提出了一種適用于原邊反饋反激變換器的自適應(yīng)啟動電路，無需額外設(shè)計軟啟動，能夠根據(jù)原邊反饋反激變換器的輸出電壓動態(tài)調(diào)整啟動速度，保證在啟動過程中原邊反饋反激變換器始終工作在DCM模式下。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種適用于原邊反饋反激變換器的自適應(yīng)啟動電路，包括誤差放大器、第一比較器、第二比較器、鎖存器和邏輯模塊；

誤差放大器的負(fù)向輸入端連接原邊電感電流限信號V_Knee，其正向輸入端連接基準(zhǔn)電壓V_ref，其輸出端連接第一比較器的負(fù)向輸入端；所述原邊電感電流限信號V_Knee為與所述原邊反饋反激變換器的輸出電壓成比例的電壓信號；

第一比較器的正向輸入端連接頻率與所述原邊反饋反激變換器的工作頻率相等的鋸齒波信號，其輸出端輸出脈沖寬度調(diào)制信號PWM并連接所述邏輯模塊的第一輸入端；