CN101588131A - 隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路 - Google Patents

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本发明公开的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器，与变压器原边并联的吸收电路，接在变压器原边的开关管和接在变压器副边的二极管，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路、运算电路、电流补偿电路和PWM控制及驱动电路。它利用采样保持电路采样开关管关断时的漏极电压，并用运算电路依次减去输入电压分量和电流补偿电压，最终由PWM控制及驱动电路控制开关管。本发明没有使用光耦和辅助绕组，从而不存在光耦CTR衰减的问题，还能简化变压器，通过把控制电路集成到主控制芯片中去可以简化外围电路。

Description

隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路
技术领域
本发明涉及隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路。属于电力电子技术领域。
背景技术
目前，绝大多数隔离型反激变流器的反馈电路是由光耦和电压基准组成，或者是由辅助绕组和取样滤波电路组成。前者取输出端电压，经分压再与电压基准比较，使得电压基准阴极电位变化，从而改变流过光耦二极管的电流，进而改变光耦三极管电流，最终改变误差放大器的误差电压。此种电路稳压效果好，但是光耦的电流传输比(CTR)会随着时间和高温衰减，使电路不稳定，而且外围器件较多、使用不便(光耦无法与电压控制芯片集成在一起)。后一种电压采样及反馈电路是采样辅助绕组上的反馈电压，此反馈电压会随着输出电压的升高而变大，经过取样滤波电路变成直流电压，再经分压连接到误差放大器的输入端。此种电路结构简单，但稳压效果不好，而且会增大变压器的体积。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，以克服现有的隔离型反激变流器存在光耦CTR衰减、电路体积大、外围器件较多等问题。
为达到上述目的，本发明的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器，与变压器原边并联的吸收电路，接在变压器原边的开关管和接在变压器副边的二极管，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路、运算电路、电流补偿电路和PWM控制及驱动电路，闭环反馈控制点为变压器原边线圈与开关管漏极的连接点，采样保持电路的输入端与开关管的漏极相连，采样保持电路的输出端与运算电路的正向输入端相连，电流补偿电路的输入端与开关管的源极相连，电流补偿电路的输出端与运算电路的一个负向输入端相连，运算电路的另一个负向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运算电路的输出端与PWM控制及驱动电路的输入端相连，PWM控制及驱动电路的输出端与开关管的栅极相连。
本发明的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路的工作原理为：当反激变流器的开关管关断时，开关管漏极电压为输入电压与变压器副边电压反射回原边的电压之和，用采样保持电路采样开关管的漏极电压，采样到这个电压值后接到运算电路的正向输入端，接着减去输入电压分量，再减去电流补偿电路的输出电压，然后通过PWM控制与驱动电路来驱动开关管工作。电流补偿电路的作用是防止在大负载条件下输出电压产生较大的下跌，它通过采样串联在开关管源极的电阻电压值来获得电流信号，然后通过放大、滤波转化成直流信号，即电流补偿值。此电压值将在较大负载时提高变压器原边电压，以提高负载调整率。
本发明的有益效果是，控制电路所用的元器件都可以集成到一起，经过与控制芯片集成在一起，外围电路将得到很大的简化，变压器的体积和整个电路的体积也会减小。
该隔离型反激变流器没有使用光耦和辅助绕组，从而不存在光耦CTR衰减的问题，还能简化变压器，通过把控制电路集成到PWM控制芯片中去可以大大简化外围电路。
附图说明
图1是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路原理框图。
图2是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路具体实施电路图。
图3是控制电路的工作波形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器T1，与变压器原边并联的吸收电路F5，接在变压器原边的开关管S1和接在变压器副边的二极管D1，原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路F1、运算电路F3、电流补偿电路F2和PWM控制及驱动电路F4，闭环反馈控制点为变压器T1原边线圈与开关管S1漏极的连接点，采样保持电路F1的输入端与开关管S1的漏极相连，采样保持电路F1的输出端与运算电路F3的正向输入端相连，电流补偿电路F2的输入端与开关管S1的源极相连，电流补偿电路F2的输出端与运算电路F3的一个负向输入端相连，运算电路F3的另一个负向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运算电路F3的输出端与PWM控制及驱动电路F4的输入端相连，PWM控制及驱动电路F4的输出端与开关管S1的栅极相连。
图2是隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路具体实施电路图。图例中：采样保持电路F1包括采样保持器U4、运算放大器U2、比较器U3，单稳触发器U5和相应的阻容元件，运算放大器U2的正向输入端与电阻R9的一端、电阻R8的一端及采样保持器U4的输入端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R8的另一端接开关管S1的漏极，运算放大器U2的正供电电源端接正直流电源，负供电电源端接负直流电源，运算放大器U2的负向输入端与其输出端及电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与电容C4和比较器U3的负向输入端相连，电容C4的另一端接地，比较器U3的正向输入端与电阻R14和电阻R15的连接点相连，电阻R14的另一端与电阻R13和电阻R12的连接点相连，电阻R12的另一端接直流电源，电阻R13的另一端接地，电阻R15的另一端与比较器U3的输出集电极、单稳触发器U5的一个输入端及电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与比较器U4的正供电电源端及直流电源相连，比较器U3的输出发射极与负供电电源端接地，单稳触发器U5的另一个输入端、时钟输入端和正供电电源端共同接直流电源，单稳触发器U5的参考地端接地，单稳触发器U5的定时电容端与电阻R16和电容C5的连接点相连，电阻R16的另一端与直流电源相连，电容C5的另一端接地，单稳触发器U5的定时电容参考端接地，单稳触发器U5的正相输出端与采样保持器U4的采样保持触发端相连，采样保持器U4的公共电压参考端接地，采样保持器U4的正供电电源端接正直流电源，采样保持器U4的负供电电源端接负直流电源。
运算电路F3包括运算放大器U7A、运算放大器U8A和相应的阻容元件，运算放大器U7A的正向输入端与电阻R6和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端为运算电路F3的正向输入端，且与采样保持器U4的输出端相连，运算放大器U7A的负向输入端与电阻R5和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端为运算电路F3的一个反向输入端，且与直流输入电源Uin相连，运算放大器U7A的正供电电源端接正直流电源，运算放大器U7A的负供电电源端接负直流电源，电阻R5的另一端与电阻R23的一端及运算放大器U7A的输出端相连，电阻R23的另一端与电阻R24及运算放大器U8A的正向输入端相连，电阻R24的另一端接地，运算放大器U8A的负向输入端与电阻R22和电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端为运算电路的另一个负向输入端，电阻R22的另一端与运算放大器U8A的输出端相连，运算放大器U8A的输出端为运算电路F3的输出端，运算放大器U8A的正供电电源端接正直流电源，运算放大器U8A的负供电电源端接负直流电源。
电流补偿电路F2包括运算放大器U6A和相应的阻容元件，电阻R18的一端为电流补偿电路F2的输入端，电阻R18与电容C6以及运算放大器U6A的正向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器U6A的负向输入端与电阻R20和电阻R19的一端相连，电阻R20的另一端接地，电阻R19的另一端与运算放大器U6A的输出端相连，运算放大器U6A的输出端为电流补偿电路F2的输出端，运算放大器U6A的正供电电源端接正直流电源，运算放大器U6A的负供电电源端接负直流电源。
在具体实施例中，PWM控制及驱动电路F4采用UC3842芯片。运算放大器U2选用LM318，比较器U3选用LM311JG，采样保持器U4选用AD781，单稳触发器U5选用74LS123，运算放大器U6A、U7A和U8A分别选用LM358，开关管S1选用功率MOSFET。
隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路的工作过程如下(工作波形如图3所示)：
在MOSFET关断时，其漏极电压为输入电压Uin加上变压器T1副边反射回原边的电压(如图3中MOSFET漏极电压Usw所示)。MOSFET漏极电压通过电阻R8、R9分压以降低电压大小(如图3中(1/3)Usw所示)。再通过采样保持器AD781进行采样，采样保持逻辑信号由运算放大器LM318、比较器LM311JG和单稳触发器74LS123共同产生，其过程为：经电阻分压过后的MOSFET漏极电压通过由运算放大器LM318组成的电压跟随器，经过RC延迟电路R10、C4，再经过由比较器LM311组成的滞回比较器实现反向，此时已经成为延迟一定时间的逻辑信号，最后经过单稳触发器74LS123，产生一个比MOSFET漏极电压延迟一定时间、脉宽可调的采样保持逻辑信号(如图3中采样保持逻辑信号所示)。此逻辑信号输入到采样保持器AD781的采样保持触发端，经采样保持后(电压波形如图3中采样保持器输出所示)输入到运算电路电阻R6的一端，反激变流器的直流输入电压Uin输入到电阻R4的一端，运算放大器U6A的输出电压输入到电阻R21的一端。经两次相减后的电压经过电阻R25、R26分压，再输入到UC3842内部误差放大器的外接阻容元件R27、C8，最后通过PWM控制芯片UC3842来产生PWM驱动电压并控制MOSFET。电流补偿电路取自电阻R17上的电压，然后经过由运算放大器U6A组成的放大电路产生电流补偿信号。电容C6用于滤波，增加电流补偿电路的目的是提高负载调整率。

Claims (5)

1.隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其反激变流器包括变压器(T1)，与变压器原边并联的吸收电路(F5)，接在变压器原边的开关管(S1)和接在变压器副边的二极管(D1)，其特征是：原边反馈闭环控制电路包括采样保持电路(F1)、运算电路(F3)、电流补偿电路(F2)和PWM控制及驱动电路(F4)，闭环反馈控制点为变压器(T1)原边线圈与开关管(S1)漏极的连接点，采样保持电路(F1)的输入端与开关管(S1)的漏极相连，采样保持电路(F1)的输出端与运算电路(F3)的正向输入端相连，电流补偿电路(F2)的输入端与开关管(S1)的源极相连，电流补偿电路(F2)的输出端与运算电路(F3)的一个负向输入端相连，运算电路(F3)的另一个负向输入端与反激变流器的直流输入端相连，运算电路(F3)的输出端与PWM控制及驱动电路(F4)的输入端相连，PWM控制及驱动电路(F4)的输出端与开关管(S1)的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其特征是：采样保持电路(F1)包括采样保持器(U4)、运算放大器(U2)、比较器(U3)，单稳触发器(U5)和相应的阻容元件，运算放大器(U2)的正向输入端与电阻R9的一端、电阻R8的一端及采样保持器(U4)的输入端相连，电阻R9的另一端接地，电阻R8的另一端接开关管(S1)的漏极，运算放大器(U2)的负向输入端与其输出端及电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与电容C4和比较器(U3)的负向输入端相连，电容C4的另一端接地，比较器(U3)的正向输入端与电阻R14和电阻R15的连接点相连，电阻R14的另一端与电阻R13和电阻R12的连接点相连，电阻R12的另一端接直流电源，电阻R13的另一端接地，电阻R15的另一端与比较器(U3)的输出集电极、单稳触发器(U5)的一个输入端及电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与比较器(U4)的正供电电源端及直流电源相连，比较器(U3)的输出发射极与负供电电源端接地，单稳触发器(U5)的另一个输入端、时钟输入端和正供电电源端共同接直流电源，单稳触发器(U5)的参考地端接地，单稳触发器(U5)的定时电容端与电阻R16和电容C5的连接点相连，电阻R16的另一端与直流电源相连，电容C5的另一端接地，单稳触发器(U5)的定时电容参考端接地，单稳触发器(U5)的正相输出端与采样保持器(U4)的采样保持触发端相连，采样保持器(U4)的公共电压参考端接地。
3.根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其特征是：运算电路(F3)包括运算放大器(U7A)、运算放大器(U8A)和相应的阻容元件，运算放大器(U7A)的正向输入端与电阻R6和电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端接地，电阻R6的另一端为运算电路(F3)的正向输入端，且与采样保持器(U4)的输出端相连，运算放大器(U7A)的负向输入端与电阻R5和电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端为运算电路(F3)的一个反向输入端，且与直流输入电源(Uin)相连，电阻R5的另一端与电阻R23的一端及运算放大器(U7A)的输出端相连，电阻R23的另一端与电阻R24及运算放大器(U8A)的正向输入端相连，电阻R24的另一端接地，运算放大器(U8A)的负向输入端与电阻R22和电阻R21的一端相连，电阻R21的另一端为运算电路的另一个负向输入端，电阻R22的另一端与运算放大器(U8A)的输出端相连，运算放大器(U8A)的输出端为运算电路(F3)的输出端。
4.根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其特征是：电流补偿电路(F2)包括运算放大器(U6A)和相应的阻容元件，电阻R18的一端为电流补偿电路(F2)的输入端，电阻R18与电容C6以及运算放大器(U6A)的正向输入端相连，电容C6的另一端接地，运算放大器(U6A)的负向输入端与电阻R20和电阻R19的一端相连，电阻R20的另一端接地，电阻R19的另一端与运算放大器(U6A)的输出端相连，运算放大器(U6A)的输出端为电流补偿电路(F2)的输出端。
5.根据权利要求1所述的隔离型反激变流器的原边反馈闭环控制电路，其特征是：PWM控制及驱动电路(F4)为UC3842芯片。
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