[發(fā)明專利]一種原邊反饋有源鉗位反激變換器恒壓控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211527588.7
• 申請(qǐng)日: 2022-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN115987107A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李衡;張鐳;王沖;孫大鷹;顧文華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M7/04;H02M7/217
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 段宇軒

本發(fā)明公開了一種原邊反饋有源鉗位反激變換器恒壓控制系統(tǒng)，包括采樣模塊、輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算模塊、PID控制模塊和開關(guān)管控制模塊；采樣模塊在輸出二極管和輔助開關(guān)管均導(dǎo)通時(shí)刻對(duì)輔助繞組反饋電壓進(jìn)行采樣，得到反饋電壓輸出至PID控制模塊；PID控制模塊輸出峰值電流目標(biāo)值至輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算模塊和開關(guān)管控制模塊；輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算模塊通過主開關(guān)管關(guān)斷后不同充電階段斜率設(shè)計(jì)輸出輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間控制參數(shù)至開關(guān)管控制模塊；開關(guān)管控制模塊的輸入為輔助開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間控制參數(shù)和峰值電流目標(biāo)值，輸出主開關(guān)管以及輔助開關(guān)管開關(guān)的占空比控制信號(hào)。本發(fā)明解決了有源鉗位反激變換器CCM模式恒壓控制采樣問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及一種原邊反饋有源鉗位反激變換器恒壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

反激變換器在中小功率AC-DC變換器中應(yīng)用廣泛，是一種非常有效的解決方案，相比傳統(tǒng)的基于光耦的副邊反饋反激變換器，其去除了光耦及對(duì)應(yīng)電路，具有電路簡單、穩(wěn)定性高及體積和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在手機(jī)充電器中應(yīng)用的十分廣泛。但是由于漏感和主開關(guān)寄生電容之間的寄生諧振，電力變壓器的漏感會(huì)導(dǎo)致高功率損耗和電壓尖峰。通常，需要一個(gè)耗散箝位電路來耗散泄漏能量并抑制電壓尖峰。如何進(jìn)一步提高反激變換器的效率仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

為了解決傳統(tǒng)反激變換器漏感帶來的電壓尖峰及能量損耗，可以采用原邊反饋有源鉗位反激變換器，利用鉗位電路代替了傳統(tǒng)RCD濾波電路，不僅可以回收漏感能量，還可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，在提高系統(tǒng)工作頻率的同時(shí)提升了系統(tǒng)的工作效率。但是目前原邊反饋有源鉗位反激變換器的使用依然存在眾多難點(diǎn)，其中如何實(shí)現(xiàn)CCM模式下變換器的高精度采樣是其中難點(diǎn)之一，因?yàn)樵贑CM連續(xù)電流模式下，輸出二極管電流I_s是連續(xù)的且電流不復(fù)位不降至零，且輔助繞組波形無較大諧振，導(dǎo)致CCM模式下無法準(zhǔn)確確定某個(gè)時(shí)刻輔助繞組電壓與輸出電壓存在嚴(yán)格比例關(guān)系，因此無法繼續(xù)使用傳統(tǒng)DCM模式下的采樣方法，進(jìn)而無法實(shí)現(xiàn)有源鉗位變換器CCM模式的高精度電壓輸出控制。

為了實(shí)現(xiàn)原邊反饋有源鉗位反激變換器CCM模式下的高精度采樣，目前最主要的解決辦法是補(bǔ)償輸出二極管的導(dǎo)通壓降，其主要原理是計(jì)算出采樣時(shí)刻的輸出二極管電流I_s，同時(shí)將輸出二極管視為一個(gè)等效小電阻，因此采樣時(shí)刻的二極管電壓即導(dǎo)通壓降等于等效小電阻與電流I_s的乘積，并將此乘積用于采樣的補(bǔ)償誤差。但是上述誤差補(bǔ)償方法存在較大問題，由于輸出二極管電壓與流過它的電流I_s之間是非線性關(guān)系，并且隨著溫度變化該非線性關(guān)系更是變得無法預(yù)測，進(jìn)而無法準(zhǔn)確計(jì)算出不同工作條件下的導(dǎo)通壓降準(zhǔn)確值，也就無法真正實(shí)現(xiàn)變換器在CCM模式下采樣不準(zhǔn)確的問題。

綜上所述，針對(duì)原邊反饋有源鉗位反激變換器CCM模式的恒壓控制，提出一種準(zhǔn)確高效，易于實(shí)現(xiàn)的采樣方法是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決有源鉗位反激變換器CCM模式恒壓控制采樣問題，本發(fā)明提出了一種原邊反饋有源鉗位反激變換器恒壓控制系統(tǒng)，確定了新的有效采樣位置并可以對(duì)其進(jìn)行有效采樣，在有源鉗位反激變換器CCM以及DCM實(shí)現(xiàn)高精度的輸出電壓控制，實(shí)現(xiàn)難度低，準(zhǔn)確性高，且易于推廣。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：