CN105960752A - 隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法 - Google Patents

隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105960752A
CN105960752A CN201480074887.7A CN201480074887A CN105960752A CN 105960752 A CN105960752 A CN 105960752A CN 201480074887 A CN201480074887 A CN 201480074887A CN 105960752 A CN105960752 A CN 105960752A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
isolated
capacity cell
buck converter
buck
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480074887.7A
Other languages
English (en)
Inventor
马格纳斯·卡尔松
奥斯卡·佩尔森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB filed Critical Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication of CN105960752A publication Critical patent/CN105960752A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种被设置为将输入电压(Vin)变换为输出电压(VS)的隔离式飞降压变换器包括：(i)在初级侧上，串联的初级绕组(X1)和非隔离式降压单元(CP)、以及一对开关(Q1、Q2)，其中所述开关能够在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接；以及(ii)在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组(X2)、连接在次级绕组两端的第一电容元件(CS)、以及与次级绕组连接的第一整流元件(D1)，所述第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压。一种设置在次级侧上的补充电路，借助于所述补充电路能够在次级侧上测量输入电压，所述补充电路包括串联的第二电容元件(CF)和第二整流元件(D2)，其中所述补充电路连接在次级绕组的两端，使得第二整流元件在飞降压阶段期间防止电流流过所述补充电路，其中第二电容元件两端的电压与输出电压之和指示输入电压。

Description

隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器 的次级侧上的电压的方法
技术领域
本技术领域涉及隔离式飞降压变换器，涉及包括隔离式飞降压变换器在内的开关模式电源，以及涉及测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压(该电压指示输入电压)的方法。
背景技术
增加的动态要求(例如单调启动、在短路之后恢复、负载瞬时性能)已经导致将许多现代隔离式开关模式电源的控制电路从初级侧重新分割到次级侧。
现在被布置在次级侧上的控制电路的一个问题在于：其需要从初级侧供电，并且输入电压必须被精确地监控，因为其用于对主变换器的控制。
通常经由小的家用或辅助变换器来对控制电路供电。存在许多方式来将这种家用或辅助电源设计用于隔离式开关模式电源。
已经提出了飞降压(Fly-buck)变换器，见US2011/0090724 A1，但是在设计飞降压变换器时高电压隔离要求引发了问题；向初级侧供应稳压电源可能是具有挑战性的。
一种备选方案是在隔离式开关模式电源的主变换器中使用辅助绕组，或者使电力从所述主变换器中流出。然而，这样需要主变换器的主开关在主变换器的输出不得不关闭时进行开关(这会在预偏置开始和故障处理期间引起问题)，但是对次级侧的家用电力是必须的。
发明内容
一个目的在于设置用于开关模式电源的隔离式飞降压变换器，通过该隔离式飞降压变换器，可以在变换器的次级侧上进行对输入电压的可靠测量，同时可以减轻或者至少缓和现有技术方案中的问题。
第一方面涉及一种被设置为将输入电压变换为输出电压的隔离式飞降压变换器，该隔离式飞降压变换器包括：在初级侧上，一对开关以及串联的初级绕组和非隔离式降压单元(例如实现为电容器)，其中所述开关能够在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接。
隔离式飞降压变换器包括：在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组、连接在次级绕组两端的第一电容元件、以及与次级绕组连接的第一整流元件，该第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压。
此外，隔离式飞降压变换器包括在次级侧上的补充电路，借助所述补充电路，可以测量次级侧上的输入电压。所述补充电路包括串联的第二电容元件和第二整流元件，其中所述补充电路连接在次级绕组的两端，使得第二整流元件在飞降压阶段期间防止电流流过所述补充电路，其中作为第二电容元件两端的电压与输出电压之和的电压指示输入电压。
通过隔离式飞降压变换器的这种设计，可以在变换器的次级侧上获得对输入电压的精确且可靠的测量。
可选地，测量电路包括与第二电容元件和第二整流元件串联的电阻元件。
由此，减少了在第二电容元件的充电期间的电流尖脉冲，并且第二电容元件两端产生的电压的噪声将更小。
在一个实施例中，隔离式飞降压变换器包括分压器，所述分压器包括并联在第一电容元件和第二电容元件两端的两个串联的电阻元件，所述隔离式飞降压变换器还包括并联在所述分压器的电阻元件之一两端的另一电容元件和电压参考，其中所述电压参考两端的电压能够用作混合稳压率参考。
在备选实施例中，隔离式飞降压变换器包括分压器，所述分压器包括并联在第一电容元件和第二电容元件两端的两个串联的电阻元件，所述隔离式飞降压变换器还包括并联在所述分压器的电阻元件之一两端的另一电容元件，其中所述另一电容元件两端的电压能够用作稳压率参考。
在另一备选实施例中，隔离式变换器包括并联在第二电容元件两端的电阻元件、以及被配置为对指示输入电压的电压进行采样和保持的采样和保持电路，其中第二电容元件可以经由所述电阻元件放电。
第二方面涉及一种开关模式电源，包括：主变换器，被配置为将输入电压变换为输出电压；控制装置，用于控制主变换器的操作；以及用于对控制装置供电的根据第一方面的隔离式飞降压变换器。隔离式飞降压变换器优选地连接为向控制装置传送指示输入电压或指示输入电压的任意电压的电压，并且控制装置被配置为响应于所述电压来控制主变换器的操作。
例如，以上公开的混合稳压率参考、稳压率参考或指示输入电压的采样和保持电压可以用作控制装置在控制开关模式电源的主变换器时的输入。
指示输入电压的电压还可以被控制装置用于处理输入电压瞬态(电压模式正向反馈)。为此，必须以高动态带宽来监控指示输入电压的电压。
主变换器可以是DC-DC变换器，例如，被配置为以在10-100V的范围内输入电压和输出电压进行操作的DC-DC电压下变换器。虽然根据第一方面的隔离式飞降压变换器的设计通常利用1∶1的变换率，但是主电压下变换器通常需要用于驱动器的FET晶体管的更低的电压。因此，用于隔离式飞降压变换器的合适变换率可以是1∶0.75。
第三方面涉及一种包括根据第一方面的隔离式飞降压变换器或根据第二方面的开关模式电源在内的基站。
第四方面涉及一种用于测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法，所述隔离式飞降压变换器被设置为将输入电压变换为输出电压，并且包括：(i)在初级侧上，一对开关以及串联的初级绕组和非隔离式降压单元，其中所述开关能够在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接；以及(ii)在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组、连接在次级绕组两端的第一电容元件、以及与次级绕组连接的第一整流元件，该第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压。
根据该方法，在隔离式飞降压变换器的次级侧上设置补充电路，其中所述补充电路包括串联的第二电容元件和第二整流元件，其中所述补充电路连接在次级绕组两端，使得第二整流元件防止在飞降压阶段期间电流流过补充电路。测量第二电容元件两端的电压与输出电压(或指示输出电压的电压)之和，其中所测量的电压指示输入电压。有利地，连续地且以高动态带宽来监控指示输入电压的电压。
所测量/监控的电压可以输入到控制装置中，该控制装置被配置为例如使用电压正向反馈、稳压率或混合稳压率控制中的任意一个，响应于所测量的电压而控制开关模式电源的主变换器的操作。
从下文给出的实施例的详细描述以及附图1至6(仅以说明方式给出)，进一步的特征和优点将清楚明白。
附图说明
图1在框图中示意地示出了开关模式电源的实施例。
图2示意地示出了包括图1的一个或多个开关模式电源在内的基站的实施例。
图3在电路图中示意地示出了可以在图1的开关模式电源中使用的隔离式飞降压变换器的实施例。
图4a至图4b分别是图3的隔离式飞降压变换器处于正向模式和飞降压模式的简化示意电路图。
图5a至图5c分别在电路图中示意地示出了可以在图1的开关模式电源中使用的隔离式飞降压变换器的各个实施例。
图6是测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的实施例的示意流程图，所述电压指示隔离式飞降压变换器的初级侧上的输入电压。
具体实施方式
图1示意地示出了开关模式电源11的实施例，所述开关模式电源11包括：主变换器12，用于将输入电压Vin变换为输出电压Vout；驱动器15，用于驱动变换器12；控制器16，用于控制驱动器15并进而控制主变换器12的操作；家用或辅助变换器17，用于将输入电压Vin下变换为适合于控制器16的电压，使得控制器16可以被输入电压Vin供电。
主变换器12是隔离式DC-DC变换器，一般用于将输入电压Vin下变换为合适的输出电压Vout。主变换器12一般可以利用在10-100V的范围内的输入电压Vin和输出电压Vout进行操作。
辅助变换器17是具有非隔离式降压单元(buck)的隔离式降压变换器，在下文将参照图3至图5更详细地描述其实施例。
图2示意地示出了包括图1的一个或多个开关模式电源11在内的基站21的实施例。
图3在电路图中示意地示出了可以在图1的开关模式电源中使用的隔离式飞降压变换器的实施例。
飞降压变换器被配置为将输入电压Vin变换为输出电压VS，并且包括在初级侧上的初级绕组X1、非隔离式降压单元CP、一对开关Q1和Q2、以及在次级侧上的次级绕组X2、第一电容元件CS和第一整流元件D1。
非隔离式降压单元CP(例如被实现为电容器)与初级绕组X1和一对开关Q1和Q2串联，并且操作为在正向相位与飞降压相位之间进行切换，其中在正向阶段中，初级绕组X1和非隔离式降压单元CP连接到输入电压Vin，而在飞降压阶段中，初级绕组X1和非隔离式降压单元CP断开与输入电压Vin的连接，并以闭合电路的方式彼此连接。可以由简单的集成电路(未示出)控制开关Q1、Q2的开关。
次级绕组X2与初级绕组X1电磁耦合，并且第一电容元件CS(例如实现为电容器)连接在次级绕组X2两端，并且第一整流元件D1(例如实现为二极管)与次级绕组X2连接以防止在正向阶段期间电流流过次级绕组X2。输出电压Vs被实现为第一电容元件CS两端的电压。
为了能够测量隔离式次级侧上的输入电压Vin，提供一种补充电路。该补充电路包括串联的第二电容元件CF(例如实现为电容器)和第二整流元件D2(例如实现为二极管)，其中补充电路连接在次级绕组X2两端，使得第二整流元件D2防止在飞降压阶段期间电流流过补充电路，其中在第二电容元件两端的电压VF与输出电压VS之和是在隔离式次级侧上感测到的测量值Vsense，其指示初级侧上的输入电压Vin。测量电路可以包括与第二电容元件CF和第二整流元件D2串联的电阻元件R3，其目的在于减少在给第二电容元件CF充电期间的电流尖脉冲，从而在第二电容元件CF两端产生更少的噪声电压。
将针对上文的飞降压变换器在下面导出所感测的电压Vsense和输入电压Vin之间的关系式，其中，初级绕组X1具有一个绕组，次级绕组X2具有n个绕组。假设具有占空比D的稳定状态开关、电感器中的小波纹电流以及电容器中的小电压波纹。
在正向阶段期间，其中，开关Q1导通而开关Q2断开，图3的飞降压变换器可以简化为图4a中示出的电路图，因为整流元件D1变为不导通。为了简化，在分析时移除了电阻元件R3。
电感器两端的电压可以在初级侧上直接表示为
VL＝Vin-VP 方程式1
或者，使用在初级侧上反映的第二电容元件两端的电压VF
其中，VD是二极管D2在正向上的电压降。
在飞降压阶段，图3的飞降压变换器可以简化为图4b中示出的电路图。
初级绕组两端的电压可以在初级侧上直接表示为
VL＝-VP 方程式3
或者，使用在初级侧上反映的输出电压VS
其中，VD是二极管D1在正向上的电压降。
对于非隔离式降压单元VP，使用方程式1和方程式3的伏秒平衡变为
D(Vin-VP)+D′(-VP)＝0 方程式5其中，正向阶段时长等于占空比D，并且飞降压时长是(1-D)＝D′。在方程式5中求解VP得到
VP＝DVin 方程式6
对于隔离式飞降压，使用方程式1和方程式4的伏秒平衡变为
合并每边的项得到
并且使用方程式6得到
V P = DV P + D ′ V S + r D n
合并左手边的VP，并且使用(1-D)＝D′得到
D ′ V P = D ′ V S + V D n
将该方程式的两边同除以D′，并且求解VS得到
VS＝nVP-VD 方程式8
对于隔离式正向降压，使用方程式2和方程式3的伏秒平衡变为
在方程式1中求解D′(-VP)，并且代入方程式9中得到
D V F + V D n - D ( V i n - V P ) = 0
求解VF得到
VF＝n(Vin-VP)-VD 方程式10
指示输入电压Vin的所感测的电压Vsense是电压VS与VF之和，并且使用方程式8和方程式10得到
Vsense＝VS+VF＝nVP-VD+n(Vin-VP)-VD，并且合并项得到
Vsense＝nVin-2VD 方程式11
因此，所感测的电压与输入电压Vin成线性关系，并且偏移两个二极管正向电压VD。由于输入电压Vin乘以比例是nVin＞＞2VD，因此方程式11可以被简化为
Vsense≈nVin 方程式12
可以使用Schottky二极管来减小二极管电压降，或者甚至可以使用同步整流来消除二极管电压降。
指示输入电压Vin且在隔离式次级侧上感测到的所感测的电压Vsense可以用于控制开关模式电源11的主变换器12。
开关模式电源11的控制器16因此可以被配置为从辅助变换器11(即，飞降压变换器)的隔离式次级侧接收所感测的电压Vsense或指示Vsense的电压，并且响应于所感测的电压Vsense或指示Vsense的电压来控制驱动器15并进而控制主变换器12的操作。
可以考虑多种方法。在次级侧上测量的所感测的电压Vsense或指示Vsense的电压可以用于在次级侧控制的开关模式电源中进行电压正向反馈控制。
备选地或者附加地，所感测的电压Vsense或指示Vsense的电压可以用于在稳压率或混合稳压率控制的开关模式电源中设置参考电压。在WO 2012/116750 A1和WO 2013/113354 A1中详细地公开了这种开关模式电源。
图5a在电路图中示意地示出了可以用于在图1的开关模式电源中进行混合稳压率控制的隔离式飞降压变换器的实施例。
隔离式飞降压变换器在次级侧包括分压器，分压器包括两个串联的电阻元件R1、R2，所述电阻元件并联在第一电容元件CS和第二电容元件CF两端，以对所感测的电压Vsense进行分压。增加时间常数的第四电容元件C1(例如实现为电容器)和电压参考Vref并联在分压器的电阻元件之一R1的两端，其中，电压参考Vref两端的电压VHRR可以用作混合稳压率参考，以对主变换器12进行混合稳压率控制。
在图5a中，使用电阻分压器R1、R2对电压Vsense≈nVin进行分压，并且通过使用电容器C1来增加时间常数。使用高精确度电压参考Vref使参考电压饱和，从而得到用于混合稳压率的参考电压
V H R R = m i n { R 1 R 1 + R 2 · 1 1 + sC 1 R 1 R 2 R 1 + R 2 nV i n , V r e f } ,
其中，稳压率输入电压部分的增益为
并且时间常数变为
τ R R = C 1 R 1 R 2 R 1 + R 2 .
图5b在电路图中示意地示出了可以用于在图1的开关模式电源中进行稳压率控制的隔离式飞降压变换器的实施例。
除了缺少电压参考Vref之外，该隔离式飞降压变换器与图5a的隔离式飞降压变换器相同。第四电容元件C1两端的电压VRR可以用作对主变换器12进行稳压率控制的稳压率参考。
图5c在电路图中示意地示出了可以用于在图1的开关模式电源中进行控制的隔离式飞降压变换器的实施例。
该隔离式变换器包括并联在第二电容元件CF两端的电阻元件R4(第二电容元件CF可以经由该电阻元件R4放电)、以及被配置为对指示输入电压的电压进行采样和保持的采样和保持电路S&H。
图6是测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的实施例的示意流程图，所述电压指示隔离式飞降压变换器的初级侧上的输入电压。
隔离式飞降压变换器包括：(i)在初级侧上，一对开关以及串联的初级绕组和非隔离式降压单元，其中开关可以在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接；以及(ii)在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组、连接在次级绕组两端的第一电容元件、以及与次级绕组连接的第一整流元件，该第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压。
根据该方法，在步骤61，在次级侧上设置补充电路，其中该补充电路包括串联的第二电容元件和第二整流元件，其中补充电路连接在次级绕组两端，使得第二整流元件防止在飞降压阶段期间电流流过补充电路。在步骤62，测量第二电容元件两端的电压与输出电压(或指示输出电压的任何电压)之和，其中所测量的电压指示输入电压。可以持续地测量指示输入电压的电压，以跟踪任何偏差或瞬变。
所测量的电压可以输入到控制装置中，该控制装置被配置为例如使用任意电压正向反馈、稳压率或混合稳压率控制，响应于所测量的电压而控制开关模式电源的主变换器的操作。
本领域技术人员应理解的是，本文公开的实施例仅仅是示例实施例，并且任何细节和测量值仅作为示例给出。

Claims (15)

1.一种被设置为将输入电压(Vin)变换为输出电压(VS)的隔离式飞降压变换器(17)，所述隔离式飞降压变换器包括：
-在初级侧上，串联的初级绕组(X1)和非隔离式降压单元(CP)、以及一对开关(Q1、Q2)，其中所述开关能够在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接；以及
-在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组(X2)、连接在次级绕组两端的第一电容元件(CS)、以及与次级绕组连接的第一整流元件(D1)，所述第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压，其特征在于隔离式飞降压变换器包括：
-在次级侧上的补充电路，借助于所述补充电路能够在次级侧上测量输入电压，所述补充电路包括串联的第二电容元件(CF)和第二整流元件(D2)，其中所述补充电路连接在次级绕组的两端，使得第二整流元件在飞降压阶段期间防止电流流过所述补充电路，其中作为第二电容元件两端的电压(VF)与输出电压(VS)之和的电压(Vsense)指示输入电压。
2.根据权利要求1所述的隔离式飞降压变换器，其中所述测量电路包括与第二电容元件和第二整流元件串联的电阻元件(R3)。
3.根据权利要求1或2所述的隔离式飞降压变换器，其中非隔离式降压单元包括第三电容元件(CP)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的隔离式飞降压变换器，包括：分压器，包括并联在第一电容元件和第二电容元件(CS、CF)两端的两个串联的电阻元件(R1、R2)；以及并联在所述分压器的电阻元件之一(R1)两端的第四电容元件(C1)和电压参考(Vref)，其中所述电压参考两端的电压(VHRR)能够用作混合稳压率参考。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的隔离式飞降压变换器，包括：分压器，包括并联在第一电容元件和第二电容元件(CS、CF)两端的两个串联的电阻元件(R1、R2)；以及并联在所述分压器的电阻元件之一(R1)两端的第四电容元件(C1)，其中所述第四电容元件两端的电压(VRR)能够用作稳压率参考。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的隔离式飞降压变换器，包括：并联在第二电容元件两端的电阻元件(R4)，其中第二电容元件能够经由所述电阻元件进行放电；以及被配置为对指示输入电压的电压进行采样和保持的采样和保持电路(S&H)。
7.一种开关模式电源，包括：主变换器(12)，被配置为将输入电压(Vin)变换为输出电压(Vout)；控制装置(16、15)，用于控制主变换器的操作；以及权利要求1-6中任一项所述的隔离式飞降压变换器，用于给控制装置供电。
8.根据权利要求7所述的开关模式电源，其中将隔离式飞降压变换器连接为向控制装置传送指示输入电压或指示输入电压的电压的电压，并且控制装置被配置为响应于所述电压来控制主变换器的操作。
9.根据权利要求7或8所述的开关模式电源，其中主变换器是DC-DC变换器，例如，DC-DC电压下变换器。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的开关模式电源，其中主变换器被配置为以在10-100V的范围内的输入电压(Vin)和输出电压(Vout)进行操作。
11.一种基站(51)，包括根据权利要求1-6中任一项所述的隔离式飞降压变换器或根据权利要求7-10中任一项所述的开关模式电源。
12.一种用于测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法，所述隔离式飞降压变换器被设置为将输入电压(Vin)变换为输出电压(VS)，并且包括：(i)在初级侧上，串联的初级绕组(X1)和非隔离式降压单元(CP)以及一对开关(Q1、Q2)，其中所述开关能够在正向阶段和飞降压阶段之间切换，其中在正向阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元连接到输入电压，而在飞降压阶段中，初级绕组和非隔离式降压单元断开与输入电压的连接，并以闭合电路的方式彼此连接；以及(ii)在次级侧上，与初级绕组耦合的次级绕组(X2)、连接在次级绕组两端的第一电容元件(CS)、以及与次级绕组连接的第一整流元件(D1)，所述第一整流元件用于防止在正向阶段期间电流流过次级绕组，其中输出电压被实现为第一电容元件两端的电压，其特征在于所述方法包括以下步骤：
-在次级侧上设置补充电路，所述补充电路包括串联的第二电容元件(CF)和第二整流元件(D2)，其中所述补充电路连接在次级绕组两端，使得第二整流元件防止在飞降压阶段期间电流流过所述补充电路；
-测量作为第二电容元件两端的电压(VF)与输出电压(VS)或指示所述输出电压的电压之和的电压(Vsense)，其中所测量的电压指示输入电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述补充电路包括与第二电容元件和第二整流元件串联的电阻元件。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所测量的电压被输入到控制装置(16、15)，所述控制装置被配置为响应于所测量的电压来控制开关模式电源(11)的主变换器(12)的操作。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所测量的电压被输入到控制装置(16、15)，所述控制装置被配置为使用电压正向反馈、稳压率或混合稳压率控制中的任意一个来控制开关模式电源的主变换器的操作。
CN201480074887.7A 2014-03-11 2014-03-11 隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法 Pending CN105960752A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2014/050293 WO2015137852A1 (en) 2014-03-11 2014-03-11 Isolated fly-buck converter, switched mode power supply, and method of measuring a voltage on a secondary side of an isolated fly-buck converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105960752A true CN105960752A (zh) 2016-09-21

Family

ID=50389479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480074887.7A Pending CN105960752A (zh) 2014-03-11 2014-03-11 隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9755532B2 (zh)
EP (1) EP3117513B1 (zh)
CN (1) CN105960752A (zh)
WO (1) WO2015137852A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9819277B2 (en) 2015-07-09 2017-11-14 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Isolated buck converter, switched mode power supply, and method of transferring digital data from a primary side to an isolated secondary side of an isolated buck converter
US9985540B2 (en) 2016-02-18 2018-05-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reference voltage generator for a switched mode power supply
US10536068B2 (en) * 2016-06-26 2020-01-14 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Hybrid feedforward control architecture and related techniques
WO2018033771A1 (en) 2016-08-16 2018-02-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Power converter to produce a reference voltage and method of operating the same
US11233397B2 (en) * 2017-05-16 2022-01-25 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Systems, methods, and devices for simultaneous conversion and inversion of electrical power
JP2020188615A (ja) * 2019-05-16 2020-11-19 キヤノン株式会社 電源装置及び画像形成装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102055453A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 中国兵器工业第二○六研究所 一种直流固体电子开关
CN102067427A (zh) * 2008-06-17 2011-05-18 爱立信电话股份有限公司 功率转换器
US20110227492A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Lei Du Driver systems for driving light emitting diodes and associated driving methods
WO2012116750A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-07 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Controlling a switched mode power supply with maximised power efficiency
CN202710692U (zh) * 2012-06-04 2013-01-30 苏州路之遥科技股份有限公司 一种单相交流负载通断检测电路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104067498B (zh) 2012-01-30 2018-02-27 瑞典爱立信有限公司 以最大化功率效率来控制开关模式电源
US20140085936A1 (en) * 2012-09-25 2014-03-27 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Variable frequency converter and adjusting method for the same
CN103490648B (zh) * 2013-10-10 2015-12-09 成都芯源系统有限公司 隔离式开关变换器及其控制方法
US9866136B2 (en) * 2013-12-09 2018-01-09 Analog Devices Global Isolated power supply with input voltage monitor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102067427A (zh) * 2008-06-17 2011-05-18 爱立信电话股份有限公司 功率转换器
US20110227492A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Lei Du Driver systems for driving light emitting diodes and associated driving methods
CN102055453A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 中国兵器工业第二○六研究所 一种直流固体电子开关
WO2012116750A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-07 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Controlling a switched mode power supply with maximised power efficiency
CN202710692U (zh) * 2012-06-04 2013-01-30 苏州路之遥科技股份有限公司 一种单相交流负载通断检测电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周岩，等: "一种同步整流Buck-flyback拓扑的研究", 《电力电子技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9755532B2 (en) 2017-09-05
US20150340959A1 (en) 2015-11-26
WO2015137852A1 (en) 2015-09-17
EP3117513B1 (en) 2018-05-09
EP3117513A1 (en) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105960752A (zh) 隔离式飞降压变换器、开关模式电源和测量隔离式飞降压变换器的次级侧上的电压的方法
US9488680B2 (en) Voltage peak detection circuit and detection method
US9684320B2 (en) DC-DC converter and method for controlling the same and power supply of energy storage system including the same DC-DC converter
US9722498B2 (en) Control circuit for switching power converters with synchronous rectifiers
CN104065149A (zh) 充电控制电路、反激式电源变换系统及充电控制方法
US10445281B2 (en) Load detection apparatus and method for USB systems
CN101552560A (zh) 一种开关稳压电路及其控制方法
CN202210758U (zh) 电源供应器
CN103227568A (zh) 反激转换器及用于操作所述反激转换器的方法
CN104600963B (zh) 一种开关电源输出电压双模检测电路
CN103887984A (zh) 隔离式变换器及应用其的开关电源
CN100479310C (zh) 开关电源装置
CN103327681A (zh) 光驱动装置及其方法
US20140159496A1 (en) Input line selector system for battery chargers
CN201435679Y (zh) 一种开关模式电源
CN103019289B (zh) 用于集成电路的自适应偏置
CN107078646A (zh) 同步整流器驱动和软开关电路
CN104038053A (zh) 用于直流电压调节器的精密输出控制
CN108964459A (zh) 一种dc-dc升压电路和控制方法
CN105337513B (zh) 电源转换装置及其过功率保护方法
CN209571962U (zh) 一种双绕组副边反馈开关电源
US20180048235A1 (en) Reference voltage generator for a switched mode power supply
US9077256B2 (en) Method of forming a low power dissipation regulator and structure therefor
CN203135728U (zh) 电压切换电路及开关电路
CN103516218A (zh) 电源供应装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160921

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication