[發明專利]一種有源鉗位反激變換器、控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 202011524409.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112510976B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 王海洲
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種有源鉗位反激變換器的控制器及其控制方法，在反激變換器中，控制器通過檢測反饋電壓與設定的模式切換閾值電壓比較后，實現雙脈沖非互補模式與前沿非互補模式之間的切換，或雙脈沖非互補模式與反激模式之間的切換，電源系統性能更優，滿足歐盟六級能耗要求；雙脈沖非互補模式相較于后沿非互補模式，在主開關管關斷后，漏感與鉗位電容諧振不再通過鉗位開關管的體二極管實現，而是通過鉗位開關管來實現，這樣就不會存在鉗位開關管體二極管反向恢復的問題。雙脈沖非互補的第一個脈沖信號的導通時間可控，導通時間為鉗位電容和漏感諧振周期的1/4，既不會有反向恢復問題，也不會導致諧振電流過零后反向給漏感充電，改善變換器的EMI問題。

技術領域

本發明涉及開關電源設計領域，特別涉及一種有源鉗位反激變換器、控制器及其控制方法。

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開關電源。在實際工作過程中，反激變換器由于漏感的存在，導致原邊的能量不能全部傳遞到副邊，留在原邊的漏感能量與MOS管結電容之間諧振導致主開關管的漏極產生高頻的電壓尖峰。在產品設計過程中，為了減小開關管的電壓應力，通常的做法是添加適用的吸收電路，常見的吸收電路有RCD吸收電路、LCD吸收電路和有源鉗位電路。其中，有源鉗位電路添加額外的鉗位開關管及較大的鉗位電容，可以將漏感能量保存在鉗位電容中，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通過反向勵磁電流抽取主開關管漏端的結電容上的電荷，使得主開關管的漏極電壓降低至零，從而實現主開關管的零電壓開通(ZVS)，減小主開關管的開通損耗，進一步提高產品的功率密度。

請參考圖1，圖1為典型有源鉗位反激變換器的電路圖，有源鉗位反激變換器100包括：漏感LK、勵磁電感LM、鉗位電容C_c、主開關管S1、鉗位開關管S2、勵磁電感LM電流采樣電阻RCS、變壓器原邊繞組NP、變壓器副邊繞組NS、整流二極管DR、變換器輸出電容C_OUT、控制器120(即是該變換器的主控制芯片)以及隔離反饋電路130。控制器通過采樣變換器輸出電壓實現有源鉗位反激變換器工作模式控制。

然而，目前對于有源鉗位反激變換器工作模式的控制，無法保證有源鉗位反激變換器在全電壓全負載范圍內高效率運行的同時，兼顧輕載效率和空載功耗。

因此，如何保證有源鉗位反激變換器在全電壓全負載范圍內高效率運行的同時，兼顧輕載效率和空載功耗，以及如何控制有源鉗位反激變換器工作于雙脈沖非互補模式時鉗位開關管的第一個驅動信號導通時間為行業亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明解決的技術問題是提供一種有源鉗位反激變換器、控制器及其控制方法，以解決現有控制模式在輕載時效率低、空載功耗大以及鉗位開關管的第一個驅動信號導通時間的控制問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種有源鉗位反激變換器的控制方法，該控制方法包括：通過檢測反饋電壓與設定的閾值電壓作比較，當反饋電壓大于閾值電壓Vth1時，操作有源鉗位反激變換器工作在雙脈沖非互補模式；當反饋電壓小于閾值電壓Vth2時，操作有源鉗位反激變換器工作在前沿非互補模式或反激模式，當反饋電壓在閾值電壓Vth2和閾值電壓Vth1之間時，保持當前周期的工作模式與上一周期的工作模式一致，其中閾值電壓Vth1大于閾值電壓Vth2。

在一個實施例中，有源鉗位反激變換器工作在雙脈沖非互補模式時，鉗位開關管的第二次開通時刻是在主開關管漏源極諧振電壓處于波峰時刻，同時也是鉗位開關管漏源極諧振電壓處于波谷時刻。

在一個實施例中，鉗位開關管的第二次導通時刻可以為主開關管漏源諧振電壓的任意波峰出現時刻，也即，鉗位開關管的第二次導通時刻可為主開關管漏源極諧振電壓的第一個波峰出現時刻，也可以在第二到第N個任意一個波峰出現時刻，其中N為正整數。