CN103683953A - 一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法，包括以下步骤：步骤1、采取副边电流检测电路、电流过零检测电路、与门逻辑电路、隔离电路、驱动电路和反向电路作为副边驱动电路；步骤2、副边同步整流管的驱动信号由与门逻辑电路的输出决定；步骤3、与门逻辑电路的输入为原边PWM驱动反向信号和电路过零检测电路的输出值。本发明是一种反激变换器采用同步整流技术时同步整流管驱动信号的自适应实现方法。具有能够有效适应轻载时存在的效率低、空载损耗大，环路不容易稳定等缺陷，实现电路的高效稳定工作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种反激变换器采用同步整流方式时，对同步整流管驱动信号产生的一种自适应实现方法，特别涉及一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法。
背景技术
同步整流技术是应用于开关电源领域低压大电流DC/DC整流的主要关键技术之一。与适当的电路拓扑结合，可实现低成本的高效率变换器。其中反激电路拓扑形成的反激变换器以其简单、工作可靠、易于设计生产的特性，在小功率场合应用最多。针对反激变换器，采用同步整流技术时，如何实现副边同步整流驱动管的驱动信号管理，成为提高变换器工作效率的关键之一。
现有的同步整流驱动信号控制方式主要有互补驱动模式及副边电路检测模式等，但都有缺点。如图1所示，为基于原边驱动PWM反向信号的一种反激变换器同步整流驱动信号产生方法，在原边驱动PWM信号占空比为D的条件下，使得副边同步整流管的驱动信号为1-D。此方法可适用于轻载及重载工作模式，但在轻载时，若仍保持副边驱动开通时间为1-D，则开通时间过长，从而导致副边出现电流倒灌现象，使得空载损耗大，环路不容易稳定。如图2所示，为基于副边电流检测的反激变换器同步整流驱动信号产生方法，利用空载与轻载时，副边电路工作在电流断续模式（DCM）下，通过对电流过零点检测，实现副边同步整流驱动信号的开通及关断，从而有效避免轻载时损耗大问题，但在重载工作环境下,副边电路工作在电流连续工作模式（CCM）下，无电流过零点，ZCD（电流过零检测）失效，无法实现同步整流管关断，从而可能导致共通问题，造成电路损坏。因此如何有效改善轻载和重载工作条件下的驱动信号产生方法，并能实现自动适应负载变化，是实现电路高效工作的关键之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现反激变换器同步整流的自适应驱动方法，该电路在轻载工作条件下，能有效克服倒灌电流存在所造成的效率低，环路不易稳定等缺陷，同时在重载工作条件下，能有效克服电流连续工作模式造成的ZCD失效问题，从而使得变换器实现宽范围负载条件下的高效稳定工作。本发明是一种反激变换器采用同步整流方式时，对同步整流管驱动信号产生的一种自适应实现方法。在本发明中，通过有效结合互补驱动方法和副边电流检测方法，实现轻载及重载工作模式下的驱动信号自适应产生方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法，包括以下步骤：
步骤1、采取副边电流检测电路、电流过零检测电路、与门逻辑电路、隔离电路、驱动电路和反向电路作为副边驱动电路；
步骤2、副边同步整流管的驱动信号由与门逻辑电路的输出决定；
步骤3、与门逻辑电路的输入为原边PWM驱动反向信号和电路过零检测电路的输出值。
所述步骤1中的驱动电路包括原边驱动电路、副边驱动电路以及原边反向电路。
所述步骤1中的电流过零检测电路ZCD的输出值是由副边电路检测电路的输出值是否为零来决定。
所述步骤2中副边同步整流管的驱动信号值是由与门逻辑电路的输出来决定，是原边驱动信号反向信号与副边电路过零检测信号进行与逻辑操作决定。
所述步骤3中，副边电流不为零时，电流过零检测电路ZCD的输出值为1；副边电流为零时，电流过零检测电路ZCD的输出值为0。
所述步骤1中，所述隔离电路用于实现原副边隔离而设置，并未对自适应算法的计算输出有实质影响。
所述驱动电路及原边反向电路在原边驱动PWM信号占空比为D时，反向电路的输出信号占空比为1-D。
所述副边同步整流管的驱动信号输出值由所述的输出值及所述的反向电路的输出信号进行在每个开关周期进行与操作决定。
本发明的自适应驱动方法不仅适用于反激变换器采用同步整流拓扑时使用，同时也适用于正激变换器等采用同步整流拓扑时续流管的驱动信号使用。
本发明的原理：利用负载变化时造成的原副边电流工作模式改变，即电流连续模式及电流断续模式，结合原边PWM互补驱动信号，通过与门逻辑电路实现副边同步整流管驱动信号的自适应调节。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1)轻载情况下，电路过零检测点将反映负载变化特性，从而使得同步整流驱动PWM信号占空比的调整能够适应负载变化使得轻载条件下环路容易稳定，并提高轻载的效率。同时电流过零后，与门逻辑电路的输出值为0，保证了副边驱动管的及时关断，从而有效防止副边逆向电流产生，造成电流倒灌的问题,降低轻载损耗。
2)重载情况下，副边同步整流管的驱动信号占空比由互补PWM驱动信号决定，从而有效解决单一采用电流过零检测方法，在无电流过零点时造成的驱动信号失效问题。
附图说明
图1为基于原边驱动PWM反向信号的反激变换器同步整流驱动信号产生方法图。
图2为基于副边电流检测的反激变换器同步整流驱动信号实现方法图。
图3为本发明反激变换器同步整流驱动信号自适应实现方法图。
图4为驱动信号实施流程图。
图5为重载时原副边驱动电压及电流波形图。
图6为轻载时原副边驱动电压及电流波形图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例
如图3所示，是实现本发明的方法的电路组成结构图，为了实现副边同步整流管驱动信号的对负载变化的自适应调节，实现本发明的方法的电路组成结构图包括主电路反激变换器采用同步整流拓扑，原边驱动管1，副边整流驱动管3，副边电流检测电路2，电流过零检测（ZCD）5，与门逻辑电路9，隔离电路8，驱动电路4和6以及反向电路7。
设定原边驱动PWM信号占空比为D，通过反向电路7，可获得PWM信号，占空比为1-D。
当反激变换器工作在重载条件下，电路工作在电流连续模式下，开关周期内，原副边电流均无过零点，副边电流检测电路2通过电流过零检测5的输出值为1。因此与门逻辑电路9的输出主要由原边驱动PWM信号的反向信号决定，即副边驱动信号开通时间为1-D。
当反激变换器工作在空载或轻载条件下，电路工作在电流断续模式下，在原副边PWM信号开通周期内，原副边电流均存在过零点，副边电流检测电路2通过电流过零检测5的输出值在过零点为0。此时与门逻辑电路9的输出由原边PWM反向信号（隔离电路8的输出）及副边电流过零信号（电流过零检测电路5的输出）决定，此时副边驱动信号开通时间≤1-D。
如图4所示，为本发明的自适应控制驱动实现流程图。在一个开关周期内，在重载条件下，副边主电路电流将工作在电流连续模式，如图5所示，副边电流不存在过零点。此时副边电流检测电路2通过电流过零点检测5的输出值为1，此时与门逻辑电路的输出值决定副边驱动信号为：
在轻载条件下，副边主电路电流将工作在电流断续模式，如图6所示，副边电流存在过零点。当副边电流检测电路2检测到电流值过零时，电流过零点检测电路5的输出值为0，此时与门逻辑电路的输出值决定副边驱动信号为：
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采取副边电流检测电路、电流过零检测电路、与门逻辑电路、隔离电路、驱动电路和反向电路作为副边驱动电路；
步骤2、副边同步整流管的驱动信号由与门逻辑电路的输出决定；
步骤3、与门逻辑电路的输入为原边PWM驱动反向信号和电路过零检测电路的输出值。
2.根据权利要求1所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述步骤1中的驱动电路包括原边驱动电路、副边驱动电路以及原边反向电路。
3.根据权利要求1所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述步骤1中的电流过零检测电路ZCD的输出值是由副边电路检测电路的输出值是否为零来决定。
4.根据权利要求1所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述步骤2中副边同步整流管的驱动信号值是由与门逻辑电路的输出来决定，是原边驱动信号反向信号与副边电路过零检测信号进行与逻辑操作决定。
5.根据权利要求1所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述步骤3中，副边电流不为零时，电流过零检测电路ZCD的输出值为1；副边电流为零时，电流过零检测电路ZCD的输出值为0。
6.根据权利要求1所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述步骤1中，所述隔离电路用于实现原副边隔离而设置。
7.根据权利要求2所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述驱动电路及原边反向电路在原边驱动PWM信号占空比为D时，反向电路的输出信号占空比为1-D。
8.根据权利要求4所述的反激变换器同步整流的自适应驱动方法，其特征在于，所述副边同步整流管的驱动信号输出值由权利要求5中所述的输出值及权利要求7中所述的反向电路的输出信号进行在每个开关周期进行与操作决定。
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