CN104201893A - 多级联变换器预偏置电路及预偏置方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多级联变换器预偏置电路，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。该预偏置电路通过检测电源状态，并在预设状态下产生预偏置信号，控制输出级变换器的整流管驱动开关电路，从而不使电源模块输出电压出现很大过冲或跌落，使输出能量不会倒灌，避免了电源模块的损坏、失效。

Description

多级联变换器预偏置电路及预偏置方法

技术领域

本申请涉及电源电路技术领域，尤其涉及功放电源中多级联变换器预偏置电路及预偏置方法。

背景技术

多级联变换器广泛应用于输出电压较高的功放电源中，它具有开关MOS管电压应力好，热分布均匀，负载瞬变特性好，效率高等优点。

但是，对于高压输出并采用同步整流模块存在一个比较大的缺点，电源模块在开机和关机过程中，由于电源模块输出电容一般比较大，当电源模块输出空载时，电源模块输出电容的电能很难放掉(输出电压越高，输出电容上的能量越大)，当电源模块输出电容上的电能没有放掉时，电源模块在这时启动电容上的电能会通过模块输出往电源模块内部流的过程，称为能量倒灌，如果能量倒灌严重则会导致电源模块损坏、失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多级联变换器预偏置电路及预偏置方法，以克服现有技术中，电源开机或关机过程中输出能量倒灌导致电源模块损坏、失效的问题。

有鉴于此，本发明提供以下技术方案：

一种多级联变换器预偏置电路，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；

所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；

所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。

优选的，所述前级变换器为隔离或非隔离拓扑结构的变换器。

优选的，所述前级变换器为一级联变换器或多级联变换器。

优选的，所述前级变换器为变占空比变换器。

优选的，所述输出级变换器为固定占空比且无输出滤波电感的变换器。

优选的，所述预设状态包括：开机状态或关机状态。

一种多级联变换器预偏置方法，包括：

检测电源模块的状态；

当所述状态为预设状态时，产生预偏置信号；

利用所述预偏置信号驱动电源模块的开关电路。

优选的，所述预设状态包括：开机状态或关机状态。

由以上技术方案可知，本申请公开了一种多级联变换器预偏置电路及预偏置方法，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。该预偏置电路通过检测电源状态，并在预设状态下产生预偏置信号，控制输出级变换器的整流管驱动开关电路，从而不使电源模块输出电压出现很大过冲或跌落，使输出能量不会倒灌，避免了电源模块的损坏、失效。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一公开的一种多级联变换器预偏置电路结构示意图；

图2为本申请实施例二公开的一种多级联变换器预偏置电路具体结构图；

图3为本申请实施例二公开的电路结构图对应的电路连接图；

图4为本申请实施例三公开的一种多级联变换器预偏置方法流程图。

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做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。

为克服现有技术中，电源开机或关机过程中输出能量倒灌导致电源模块损坏、失效的问题，本发明提供了多级联变换器预偏置电路及预偏置方法，具体方案如下：

实施例一

本申请实施例一提供了一种多级联变换器预偏置电路，如图1所示，图1为本申请实施例一公开的一种多级联变换器预偏置电路结构示意图，该预偏置电路包括：前级变换器101、与前级变换器101相连的输出级变换器102、电源模块控制芯片103和电源模块预偏置电路104。

电源模块控制芯片103为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出。电源模块控制芯片还可以通过检测的电源模块的输入输出来调节前级变换器占空比，通过外部检测来实现欠压、过流等保护。

电源模块预偏置电路104用于根据电源模块控制芯片103的引脚电压来检测电源模块的状态，当电源模块的状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用预偏置信号控制输出级变换器102的整流管驱动开关电路。

前级变换器的输入端即为电源模块的输入端，输出级变换器的输出端即为电源模块的输出端，当电源模块在进行开机或关机时，会有电压的变化，此时电源模块控制芯片检测到电源模块的状态，产生引脚电压的变化，电源预偏置电路根据电源控制芯片引脚电压生成预偏置信号，预偏置信号通过输出级变换器内的电路进行传输，然后输出级变换器的整流管驱动开关电路。由于是副边整流管的体二极管整流切换到同步整流，所以不会导致电源模块输出电压出现很大的过冲或跌落，避免了输出能量的倒灌。

由以上方案可知，本申请实施例一公开了一种多级联变换器预偏置电路，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。该预偏置电路通过检测电源状态，并在预设状态下产生预偏置信号，控制输出级变换器的整流管驱动开关电路，从而不使电源模块输出电压出现很大过冲或跌落，使输出能量不会倒灌，避免了电源模块的损坏、失效。

实施例二

在实施例一的基础上，本申请实施例二提拱了另一种多级联变换器预偏置电路，包括：前级变换器、与前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路。

电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出。电源模块控制芯片还可以通过检测的电源模块的输入输出来调节前级变换器占空比，通过外部检测来实现欠压、过流等保护。

电源模块预偏置电路用于根据电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当电源模块的状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用预偏置信号控制输出级变换器的整流管驱动开关电路。其中，预设状态包括：开机状态或关机状态。

其中，前级变换器可以为隔离拓扑结构的变换器或非隔离拓扑结构的变换器，也可以为一级联变换器或多级联变换器，在此不做限定。需要说明的是，该预偏置电路需要为前级变换器为变占空比变换器，输出级变换器为固定占空比且无输出滤波电感的变换器构成的预偏置电路。由于输出级变换器无输出滤波电感，所以输出级变换器无续流过程，当输出级变换器从二极管整流直接切换到同步整流时，不会出现占空比突变，从而电源模块输出不会出现大的跌落或过冲。

具体的，开关电源有很多基础拓扑结构，例如正激，反激，BUCK，推挽，半桥，全桥等，多级联变换器是由两个以上(包括两个)基础拓扑通过串联组成的新的电源拓扑；如果此基础开关电源拓扑输出为电源模块最终输出，则此基础开关电源拓扑为电源的输出级，此开关电源除输出级以外的基础拓扑都成为前级。

本申请实施例二公开了一种BUCK+推挽两级变换器的多级联变换器预偏置电路的示例，即以BUCK变换器作为前级变换器、以推挽作为输出级变换器的预偏置电路，BUCK是非隔离的降压的开关电源拓扑结构，推挽是隔离的开关电源拓扑结构，BUCK和推挽串联之后开关电源拓扑就称之为两级变换。如图2和图3所示，图2为本申请实施例二公开的一种多级联变换器预偏置电路具体结构图，图3为本申请实施例二公开的电路结构图对应的电路连接图。

图2所示的为一个前级为变占空比的BUCK变换器，输出级为50％固定占空比的推挽的两级变换器预偏置电路结构图，图3为图2所示的预偏置电路对应的电路连接图。电源模块在每次开机时，电源模块控制芯片缓启动脚SS的电压从0V慢慢上升到5V，SS通过R1对C1充电，5V基准Vref通过R2，R3分压到D1B的6脚；模块在起机过程，即电源模块输出从0V建立到Vo的整个过程中可以保证D1B的6脚电压大于其5脚的电压，使得模块在起机过程中D1B的7脚输出为低电平；此时传送光耦D2的原边二极管导通，导致驱动器D3的EN脚为高电平，需要说明的是，当D3的EN脚为高电平时，不管ina、inb脚的输入为什么，outa、outb脚都为低电平，这就使得副边整流管VT5，VT6靠体二极管整流，而副边二极管整流时，输出能量不会倒灌，这样就实现了起机预偏置功能，当SS通过R1对C1充电电压大于D1B的6脚电压时，此时保证模块已起机完成，副边整流管VT5，VT6的体二极管整流将切换到同步整流，由于第二级为固定占空比变换器，副边整流管VT5，VT6的体二极管整流切换到同步整流就不会导致电源模块输出电压出现很大过冲和跌落。

在图2、图3所示的实例中，电源模块在每次关机时，电源模块控制芯片缓启动脚SS的电压从5V很快降到0V，C1通过VD1很快实现放电，5V基准Vref通过R2，R3分压到D1B的6脚；模块在关机过程中D1B的6脚电压大于5脚电压，使得模块在起机过程，即电源模块输出从Vo建立到0V的整个过程中D1B的7脚输出为低电平；此时传递光耦D2的原边二极管导通，导致驱动器D3的EN脚为高电平，当D3的EN脚高电平时，不管ina、inb脚的输入为什么outa，outb脚都为低电平，这就使得模块关机时副边MOSFET管的体二极管整流，而副边二极管整流时，输出能量不会倒灌，这样就实现了关机预偏置功能。

在此，需要说明的是，上述的体二极管即为VT5，VT6这两个MOS管内部集成的二极管。

由以上方案可知，本申请实施例二公开了一种多级联变换器预偏置电路，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。该预偏置电路通过检测电源状态，并在预设状态下产生预偏置信号，控制输出级变换器的整流管驱动开关电路，从而不使电源模块输出电压出现很大过冲或跌落，使输出能量不会倒灌，避免了电源模块的损坏、失效。

实施例三

本申请实施例三公开了一种多级联变换器预偏置方法，如图4所示，图4为本申请实施例三公开的一种多级联变换器预偏置方法流程图。该方法包括：

S401：检测电源模块的状态。

具体的，采用电源模块控制芯片电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出。电源模块预偏置电路根据电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，判断电源模块是否要开机或关机。

S402：当电源模块的状态为预设状态时，产生预偏置信号。

预设状态包括：开机状态或关机状态。当电源模块预偏置电路检测到电源模块的状态为开机状态或者关机状态时产生预偏置信号，并经过输出级变换器电路进行传输。

S403：利用预偏置信号驱动开关电路。

其中，前级变换器可以为隔离拓扑结构的变换器或非隔离拓扑结构的变换器，也可以为一级联变换器或多级联变换器，在此不做限定。需要说明的是，该预偏置电路需要为前级变换器为变占空比变换器，输出级变换器为固定占空比且无输出滤波电感的变换器构成的预偏置电路。由于输出级变换器无输出滤波电感，所以输出级变换器无续流过程，当输出级变换器从二极管整流直接切换到同步整流时，不会出现占空比突变，从而电源模块输出不会出现大的跌落或过冲。

具体的，开关电源有很多基础拓扑结构，例如正激，反激，BUCK，推挽，半桥，全桥等，多级联变换器是由两个以上(包括两个)基础拓扑通过串联组成的新的电源拓扑；如果此基础开关电源拓扑输出为电源模块最终输出，则此基础开关电源拓扑为电源的输出级，此开关电源除输出级以外的基础拓扑都成为前级。

预偏置信号通过输出级变换器的整流管驱动开关电路，实现电源模块开机或关机过程中输出级变换器为二极管整流，正常工作后，输出级变换器直接切换到同步整流，来实现模块开机和关机的预偏置功能，而不会导致电源模块输出电压出现很大过冲和跌落。

由以上方案可知，本申请实施例三公开了一种多级联变换器预偏置方法，包括检测电源模块的状态；当所述状态为预设状态时，产生预偏置信号；利用所述预偏置信号驱动电源模块的开关电路，其中，所述预设状态包括：开机状态或关机状态。该预偏置方法通过检测电源状态，并在预设状态下产生预偏置信号，从而控制输出级变换器的整流管驱动电源模块的开关电路，从而不使电源模块输出电压出现很大过冲或跌落，使输出能量不会倒灌，避免了电源模块的损坏、失效。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种多级联变换器预偏置电路，其特征在于，包括：前级变换器、与所述前级变换器相连的输出级变换器、电源模块控制芯片和电源模块预偏置电路；

所述电源模块控制芯片为电源模块的控制中心，能够检测电源模块的输入和输出；

所述电源模块预偏置电路用于根据所述电源模块控制芯片的引脚电压来检测电源模块的状态，当所述状态为预设状态时产生预偏置信号，并利用所述预偏置信号控制所述输出级变换器的整流管驱动开关电路。

2.根据权利要求1所述的多级联变换器预偏置电路，其特征在于，所述前级变换器为隔离或非隔离拓扑结构的变换器。

3.根据权利要求1所述的多级联变换器预偏置电路，其特征在于，所述前级变换器为一级联变换器或多级联变换器。

4.根据权利要求1所述的多级联变换器预偏置电路，其特征在于，所述前级变换器为变占空比变换器。

5.根据权利要求1所述的多级联变换器预偏置电路，其特征在于，所述输出级变换器为固定占空比且无输出滤波电感的变换器。

6.根据权利要求1所述的多级联变换器预偏置电路，其特征在于，所述预设状态包括：开机状态或关机状态。

7.一种多级联变换器预偏置方法，其特征在于，包括：

检测电源模块的状态；

当所述状态为预设状态时，产生预偏置信号；

利用所述预偏置信号驱动电源模块的开关电路。

8.根据权利要求7所述的多级联变换器预偏置方法，其特征在于，所述预设状态包括：开机状态或关机状态。