CN103051217A

CN103051217A - 一种峰值电流渐变的反激变换器

Info

Publication number: CN103051217A
Application number: CN 201210568299
Authority: CN
Inventors: 王玲
Original assignee: LIANMENG ELECTRONIC INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: LIANMENG ELECTRONIC INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明提出一种峰值电流渐变的反激变换器，解决了现有反激变换器轻载状态下流过原边功率开关的电流纹波大的问题。一种峰值电流渐变的反激变换器，包括：输入端口、输出端口、整流单元、原边功率开关、副边二极管、输出电容器、反馈组件、电压比较器、副边连接电阻、原边连接电阻、第一齐纳二极管、误差放大器、箝位器、第一逻辑开关、第二逻辑开关、电流比较器和控制及驱动电路。本发明能够减小反激变换器在轻载状态下流过原边功率开关的电流纹波。

Description

一种峰值电流渐变的反激变换器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种峰值电流渐变的反激变换器。

背景技术

反激变换器又称为单端反激式或buck-boost转换器，其输出电压可比供电电源的电压高或者低。典型反激变换器如图1所示，该反激变换器包括：输入端口，接收输入电压Vin；输出端口，提供输出电压Vo；整流单元Rec，耦接至输入端口接收输入电压Vin；变压器，包括原边绕组T1和副边绕组T2，所述原边绕组T1耦接至整流单元Rec；原边功率开关S，耦接在原边绕组和原边参考地之间；副边二极管D，耦接在副边绕组T2和输出端口之间；输出电容器Co，耦接在输出端口和参考地之间。现有反激变换器通常采用峰值电流模式控制，使流过原边功率开关S的电流峰值被调节至一固定峰值。然而使用该控制方式，反激变换器无论处于重载状态还是轻载状态，流过原边功率开关S的电流峰值都被调节至同一个峰值。使得变换器在轻载状态下流过原边功率开关S的电流纹波很大。

发明内容

本发明提出一种峰值电流渐变的反激变换器，解决了现有反激变换器在轻载状态下纹波大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种峰值电流渐变的反激变换器，包括：输入端口，接收输入电压；输出端口，提供输出电压；整流单元，耦接至输入端口接收输入电压，产生整流电压；变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中原边绕组和副边绕组各具有第一端子和第二端子，原边绕组的第一端子耦接至整流单元接收整流电压，副边绕组的第二端子接副边参考地；原边功率开关，耦接在原边绕组的第二端子和原边参考地之间；副边二极管，耦接在副边绕组的第一端子和输出端口之间；输出电容器，耦接在输出端口和副边参考地之间；反馈组件，包括副边部分和原边部分；副边连接电阻、齐纳二极管和原边连接电阻，其中副边部分、副边连接电阻以及齐纳二极管串联耦接在输出端口和副边参考地之间，以在反馈组件的原边部分产生反馈电压；电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接门限电压，其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；误差放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件的原边部分接收反馈电压，其输出端子产生误差放大信号；箝位器，耦接在误差放大器的输出端子和原边参考地之间；第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器的输出端子接收误差放大信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至原边功率开关和原边绕组的串联耦接节点以接收表征流过原边功率开关的电流采样信号，其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生开关驱动信号，以控制原边功率开关的通断。

可选地，所述整流单元包括由四个二极管组成的整流桥电路。

可选地，所述第一逻辑开关为高电平导通，第二逻辑开关为低电平导通。

可选地，所述的峰值电流渐变的反激变换器还包括：补偿电容器，耦接在误差放大器的输出端子和反相输入端之间。

可选地，所述反馈组件包括光电耦合器。

可选地，所述箝位器包括第二齐纳二极管。

本发明的有益效果是：能够减小反激变换器在轻载状态下的流过原边功率开关的电流纹波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有反激变换器的典型电路结构示意图；

图2为本发明一种峰值电流渐变的反激变换器100的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明的峰值电流渐变的反激变换器100包括：输入端口101，接收输入电压Vin；输出端口102，提供输出电压Vo；整流单元103，耦接至输入端口101接收输入电压Vin，产生整流电压；变压器，包括原边绕组104-1和副边绕组104-2，其中原边绕组104-1和副边绕组104-2各具有第一端子和第二端子，原边绕组104-1的第一端子耦接至整流单元103接收整流电压，副边绕组104-2的第二端子接副边参考地；原边功率开关105，耦接在原边绕组104-1的第二端子和原边参考地之间；副边二极管106，耦接在副边绕组104-2的第一端子和输出端口102之间；输出电容器107，耦接在输出端口102和副边参考地之间；反馈组件，包括副边部分108-1和原边部分108-2；副边连接电阻109、第一齐纳二极管110和原边连接电阻111，其中反馈组件的副边部分108-1、副边连接电阻109以及第一齐纳二极管110串联耦接在输出端口102和副边参考地之间，以在反馈组件的原边部分108-2产生反馈电压Vfb；电压比较器112，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压Vth，其同相输入端经由反馈组件的原边部分108-2和原边连接电阻111耦接至原边参考地，以接收反馈电压Vfb，其输出端子产生电压比较信号；误差放大器113，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压Vref，其反相输入端耦接至反馈组件的原边部分108-2接收反馈电压Vfb，其输出端子产生误差放大信号Vc；箝位器114，耦接在误差放大器113的输出端子和原边参考地之间；第一逻辑开关115，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器113的输出端子接收误差放大信号Vc，其控制端子耦接至电压比较器112的输出端子接收电压比较信号；第二逻辑开关116，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号Ilim，其控制端子耦接至电压比较器112的输出端子接收电压比较信号；电流比较器117，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至原边功率开关105和原边绕组104-1的串联耦接节点以接收表征流过原边功率开关的电流采样信号Isen，其反相输入端耦接至第一逻辑开关115的第二端子和第二逻辑开关116的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；控制及驱动电路118，耦接至电流比较器117的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生开关驱动信号，以控制原边功率开关105的通断。

优选地，所述整流单元103包括由四个二极管组成的整流桥电路。

优选地，所述反馈组件包括光电耦合器。

优选地，箝位器114包括第二齐纳二极管，且具有箝位电压Vz。

优选地，第一逻辑开关115为高电平导通，第二逻辑开关116为低电平导通。也就是说，当反馈电压Vfb大于门限电压Vth时，电压比较信号为高电平，此时第一逻辑开关115被导通、第二逻辑开关116被断开，使得电流比较器117的反相输入端接收耦接至误差放大器113的输出端子接收误差放大信号Vc；当反馈电压Vfb小于门限电压Vth时，电压比较信号为低电平，此时第一逻辑开关115被断开、第二逻辑开关116被导通，使得电流比较器117的反相输入端接收电流峰值信号Ilim。。

优选地，所述峰值电流渐变的反激变换器100还包括：补偿电容器119，耦接在误差放大器113的输出端子和反相输入端之间。

在峰值电流渐变的反激变换器100正常运行时，当原边功率开关105被导通，输入电压Vin经由整流单元103、变压器的原边绕组104-1和原边功率开关105至原边参考地。原边绕组104-1开始存储能量，同时流过原边功率开关105的电流开始增大。当其增大至大于电流比较器117反相输入端的信号时，电流比较器117输出的电流比较信号翻转电平。相应的，控制及驱动电路118输出的开关驱动信号翻转电平，使得原边功率开关105被断开，副边二极管106被导通。随后存储在原边绕组104-1的能量经由副边绕组104-2、副边二极管106以及输出电容器107被传送并被转换成输出电压Vo。

在峰值电流渐变的反激变换器100的负载相对较重时，输出电压Vo相对较小，则反馈电压Vfb也相对较小。此时反馈电压Vfb小于门限电压Vth，电压比较器112输出的电压比较信号为低电平。则第一逻辑开关115被断开、第二逻辑开关116被导通，使得电流比较器117的反相输入端接收电流峰值信号Ilim。即在重载状态下，当电流采样信号Isen达到电流峰值信号Ilim时，电流比较器117输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路118后将原边功率开关105断开。

在峰值电流渐变的反激变换器100的负载相对较轻时，输出电压Vo相对较大，则反馈电压Vfb也相对较大。此时反馈电压Vfb大于门限电压Vth，电压比较器112输出的电压比较信号为高电平。则第一逻辑开关115被导通、第二逻辑开关116被断开，，使得电流比较器117的反相输入端接收误差放大信号Vc。即在轻载状态下，当电流采样信号Isen达到误差放大信号Vc时，电流比较器117输出的电流比较信号翻转电平，进而经由控制及驱动电路118后将原边功率开关105断开。而误差放大信号Vc是反馈电压Vfb和参考电压Vref差值的积分。该误差放大信号Vc随着反馈电压Vfb的变化而缓慢变化。当反馈电压Vfb缓慢增大，误差放大信号Vc也缓慢变大。当其增大到箝位器114的箝位电压Vz时，误差放大信号Vc被箝位在箝位电压Vz处。

因此，峰值电流渐变的反激变换器100在轻载状态下，流过原边功率开关105的电流峰值缓慢变化，且其最大值被箝位在箝位电压Vz处，从而减小了其轻载状态下的电感电流纹波。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，包括：

输入端口，接收输入电压；

输出端口，提供输出电压；

整流单元，耦接至输入端口接收输入电压，产生整流电压；

变压器，包括原边绕组和副边绕组，其中原边绕组和副边绕组各具有第一端子和第二端子，原边绕组的第一端子耦接至整流单元接收整流电压，副边绕组的第二端子接副边参考地；

原边功率开关，耦接在原边绕组的第二端子和原边参考地之间；

副边二极管，耦接在副边绕组的第一端子和输出端口之间；

输出电容器，耦接在输出端口和副边参考地之间；

反馈组件，包括副边部分和原边部分；

副边连接电阻、第一齐纳二极管和原边连接电阻，其中副边部分、副边连接电阻以及第一齐纳二极管串联耦接在输出端口和副边参考地之间，以在反馈组件的原边部分产生反馈电压；

电压比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其反相输入端接收门限电压，其同相输入端耦接至反馈组件接收反馈电压，其输出端子产生电压比较信号；

误差放大器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端接收参考电压，其反相输入端耦接至反馈组件的原边部分接收反馈电压，其输出端子产生误差放大信号；

箝位器，耦接在误差放大器的输出端子和原边参考地之间；

第一逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接至误差放大器的输出端子接收误差放大信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

第二逻辑开关，具有第一端子、第二端子和控制端子，其第一端子耦接电流峰值信号，其控制端子耦接至电压比较器的输出端子接收电压比较信号；

电流比较器，具有同相输入端、反相输入端和输出端子，其同相输入端耦接至原边功率开关和原边绕组的串联耦接节点以接收表征流过原边功率开关的电流采样信号，其反相输入端耦接至第一逻辑开关的第二端子和第二逻辑开关的第二端子，其输出端子产生电流比较信号；

控制及驱动电路，耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，并基于电流比较信号，产生开关驱动信号，以控制原边功率开关的通断。

2.如权利要求1所述的峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，其中所述整流单元包括由四个二极管组成的整流桥电路。

3.如权利要求1所述的峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，其中所述箝位器包括第二齐纳二极管。

4.如权利要求1所述的峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，其中所述第一逻辑开关为高电平导通，第二逻辑开关为低电平导通。

5.如权利要求1所述的峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，其中所述反馈组件包括光电耦合器。

6.如权利要求1所述的峰值电流渐变的反激变换器，其特征在于，还包括：补偿电容器，耦接在误差放大器的输出端子和反相输入端之间。