[發明專利]一種反激變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202011629520.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112600396B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 凌志友;李鑫坤;賀恩羿
• 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

本發明涉及電力電子技術領域，公開一種反激變換器的控制方法，主要利用振蕩器頻率控制方法，通過檢測輸入電壓對開關頻率進行補償，實現低輸入電壓時提高開關頻率，減小變壓器的峰值電流以及變壓器磁芯的最大磁通密度，避免變壓器進入飽和狀態，還可降低電路在低輸入電壓的導通損耗；同時，高輸入電壓時降低開關頻率，減小高輸入電壓的開關損耗。采用本發明具有磁芯體積小，產品小型化，效率溫升均衡等優點。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種超寬壓反激變換器及其控制方式。

背景技術

隨著電力電子技術的迅猛發展，開關變換器的應用越來越廣泛，特別是人們對高功率密度、高可靠性、小體積和寬輸入電壓的開關變換器提出了更高的要求。反激拓撲具有結構簡單、價格低廉等優點，在充電電源、鐵路電源、通信電源、光伏發電等領域得到了廣泛應用。但普通的反激拓撲在寬輸入電壓范圍情況下難以做到同時兼顧低壓和高壓的效率、溫升，因此限制了普通反激變換器的體積、效率、輸入電壓范圍。為了使反激變換器適用于更多的應用場合、滿足于不同應用需求，如何有效的拓寬變換器的輸入電壓范圍成為了研究熱點和難點。

目前，硬開關的反激變換器的控制方式具有脈沖寬度控制模式(PWM)和脈沖頻率控制模式(PFM)。

脈沖寬度控制模式實現簡單，能工作在連續導通模式和斷續導通模式，適用范圍廣，但采用脈沖寬度控制模式存在以下問題：在超寬輸入電壓情況下，為了兼顧低壓和高壓的效率與溫升均衡，通常開關頻率需進行折中設計，此時低壓工作頻率相對其最優工作頻率較低，導致其低壓電流峰值、磁通密度、導通損耗均較大，為了防止低壓磁芯飽和，需要增大磁芯體積，且效率相對較低；而高壓工作頻率相對其最優工作頻率較高，導致其開關損耗較大。綜合上述問題主要有以下缺點：①磁芯體積大，②超寬輸入下效率較低，③超寬輸入下溫升較高。

脈沖頻率控制是指脈沖寬度不變的情況下，通過調節脈沖頻率達到穩定輸出電壓的目的。采用脈沖頻率控制的反激式開關電源成本低，工作在臨界狀態或者斷續導通模式，但采用脈沖頻率控制有以下問題：低壓工作頻率低，導通損耗大，高壓工作頻率高，開關損耗大，且輕空載效率低，損耗大。綜合上述問題主要有以下缺點：①允許輸入電壓范圍窄，②超寬輸入下效率較低，③超寬輸入下溫升較高，④輕空載損耗大。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決上述超寬輸入電壓條件下磁芯體積大，效率溫升不均衡等的問題，提供一種超寬輸入電壓條件下磁芯體積小、效率溫升均衡、低成本的反激電路。

本申請的發明構思為：通過第一電阻和第二電阻檢測輸入電壓，并通過檢測輸入電壓對開關頻率進行控制，在低輸入電壓時提高開關頻率，以降低電路在低壓時導通損耗，同時可減小變壓器磁芯的磁通密度，避免變壓器進入飽和狀態，在前期設計過程中也可對變壓器、乃至整個產品體積進行減小；在高輸入電壓時降低開關頻率，以達到全輸入電壓范圍內效率、溫升均衡。

基于這樣的構思，本發明提出一種反激變換器，其包括主功率電路以及控制電路；

主功率電路具有變壓器、主開關管以及二極管，所述變壓器具有原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組設有1端和2端，副邊繞組設有3端和4端，原邊繞組的1端連接反激變換器的正輸入端，原邊繞組的2端連接主開關管的漏極，主開關管的源極連接反激變換器的負輸入端，副邊繞組的3端與二極管的陽極相連接，二極管的陰極與輸出濾波電容的一端相連接，輸出濾波電容的另一端與副邊繞組的4端連接；

控制電路具有第一電阻、第二電阻和脈沖寬度控制芯片，其中，脈沖寬度控制芯片的型號為SCM1101，脈沖寬度控制芯片具有RI腳；

第一電阻具有第一端和第二端，第一電阻的第一端連接脈沖寬度控制芯片的RI腳，第一電阻的第二端連接反激變換器的負輸入端；第二電阻的一端連接所述反激變換器的正輸入端，第二電阻的另一端分別連接與所述脈沖寬度控制芯片的RI腳和第一電阻的第一端，第二電阻和第一電阻用于將反激變換器的輸入電壓信號轉換成電流信號；