[發明專利]開關功率轉換器和用于開關功率轉換器的控制器

在審

• 申請號: 202010516608.5
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN112072919A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 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: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335
• 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

一種開關電源，包括功率轉換器，其具有變壓器、低側開關和高側開關，所述低側開關被配置為通過所述變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流，所述高側開關被配置為將所述變壓器的初級繞組耦合至緩沖電容器。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分別在一系列開關周期中被重復地斷開和閉合，從而形成調整的輸出電壓。在低側開關和高側開關之間的節點處生成第一電壓。控制器還被配置為在每個開關周期期間當第一電壓下降到確定的電平時斷開所述高側開關。確定的電平比電源電壓高根據所監測的電源電壓的電平來調節的量。

技術領域

本發明涉及開關功率轉換器的領域。更特別地，本發明涉及開關功率轉換器和用于開關功率轉換器的控制器。

背景技術

離線開關電源從交流(AC)電源接收電力，并提供可用于為負載供電的電壓調整的直流(DC)輸出。示例性離線電源包括功率因數校正(PFC)級和DC至DC功率轉換器級。PFC級接收AC輸入信號，執行整流并保持從AC源汲取(draw)的電流與AC電壓基本同相，從而使電源看起來像是對AC源的電阻性負載。DC至DC轉換器級接收PFC級的整流輸出，并生成可用于為負載供電的電壓調整的DC輸出。可以使用電壓整流器(例如全橋整流器)和平滑電容器來代替PFC級，在這種情況下，DC至DC級可以接收來自電壓整流器的整流電壓作為其輸入。在任何一種情況下，與DC至DC級的輸出相比，DC至DC級的輸入通常處于更高的電壓，并且更寬松地被調整。

反激功率轉換器(或更簡單地說，反激轉換器)可以用于DC至DC功率轉換器中。反激轉換器采用變壓器，該變壓器將能量從反激轉換器的輸入傳遞到其輸出，并在反激轉換器的輸入和輸出之間提供電隔離。通過閉合開關，在變壓器初級繞組兩端施加輸入電壓，例如PFC級的整流輸出電壓；結果，初級繞組電流流動，并且變壓器中的磁通量增加，從而將能量存儲在變壓器中。當開關斷開時，電壓被移除，并且初級繞組電流下降而磁通量下降。結果，在變壓器的次級繞組中感應出電流。該感應電流為輸出電容器充電，以生成用于為負載供電的輸出電壓。

開關電源可以經受各種輸入電壓和負載條件。對這種電源重要的是有效操作以最小化用電量。因此，需要一種用于開關電源的改進技術，其適應不同的操作條件并實現高效的操作。進一步需要用于采用反激功率轉換器的開關電源的這種技術。

發明內容

根據實施例，一種開關電源包括功率轉換器，其具有變壓器、低側開關和高側開關，所述低側開關被配置為通過所述變壓器的初級繞組從電源電壓汲取電流，所述高側開關被配置為將所述變壓器的初級繞組耦合至緩沖電容器。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分別在一系列開關周期中被重復地斷開和閉合，從而形成調整的輸出電壓。在低側開關和高側開關之間的節點處生成第一電壓。該控制器還被配置為在每個開關周期期間當第一電壓下降到確定的電平時斷開所述高側開關。該確定的電平比電源電壓高出根據所監測的電源電壓的電平來調節的量。

本文公開了這些和其他實施例。

附圖說明

關于本發明的特定示例性實施例描述了本發明，并相應地參考附圖，其中：

圖1示出了根據本發明的實施例的兩級離線電源的示意框圖；

圖2示出了根據本發明的實施例的適用于DC至DC轉換器的反激轉換器；

圖3示出了根據本發明的實施例的反激轉換器的電壓波形；

圖4示出了根據本發明的實施例的反激轉換器的電壓波形；

圖5示出了根據本發明的實施例的反激轉換器和控制電路；

圖6示出了根據本發明的實施例的用于反激轉換器的控制電路；

圖7示出了根據本發明的實施例的用于反激轉換器的附加控制電路；以及