CN109302074A - 一种检测电路和方法、开关控制电路以及反激变换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电路和方法、开关控制电路以及反激变换电路，所述检测电路包括第一电阻和电流产生电路，所述反激变换电路中辅助绕组与变压器耦合，所述第一电阻的第一端连接所述辅助绕组的一端，所述第一电阻的第二端连接所述电流产生电路，所述电流产生电路产生表征辅助绕组电压的电流信号；根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，输出谷底检测信号。本发明提高了检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术领域，特别涉及一种检测电路和方法、开关控制电路以及反激变换电路。
背景技术
如图1所示，反激变换电路是在buck-boost变化电路的功率开关管与续流二极管之间插入由原边绕组和副边绕组构成开关变压器从而实现输入与输出电气隔离的一种DC-DC变换电路，反激变换电路在功率开关管关断期间向负载传输能量。在反激变化电路工作过程中，原边绕组作为励磁电感，与原边等效谐振电容(包括开关管结电容、变压器副边折射电容、变压器原边耦合电容、吸收电路等效电容)发生谐振，导致反激变换电路的开关管drain端电压Vdrain亦发生谐振，其谐振周期为原边绕组与原边等效谐振电容发生谐振的谐振周期。为了降低反激变换电路的开通损耗，期望在开关管drain端电压Vdrain谐振到谷底时刻开通功率开关管M1，而开关管drain端电压Vdrain的谷底时刻难以确定。
现有技术中，在开关管drain端电压Vdrain等于输入电压Vin后，延时一段取值为固定值的延迟时间，将延迟时间后的时刻点作为Vdrain的谷底时刻，此时开通开关管M1，从而降低了开通损耗。但是现有技术在电路工作频率较高时，谐振周期变化较大，采用现有技术检测得到的谷底值和实际的谷底值存在较大的误差，故并不能达到减小开通损耗的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测精度更高的检测电路和方法、开关控制电路以及反激变换电路，解决现有技术存在的在工作频率较高时误差较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种反激变换电路的检测电路，包括第一电阻和电流产生电路，所述反激变换电路中辅助绕组与变压器耦合，所述第一电阻的第一端连接所述辅助绕组的一端，所述第一电阻的第二端连接所述电流产生电路，所述电流产生电路产生表征辅助绕组电压的电流信号；
根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
可选的，所述检测电路还包括峰值检测电路，所述峰值检测电路采样所述表征辅助绕组电压的电流信号，当所述表征辅助绕组电压的电流信号达到峰值时，输出谷底检测信号给所述反激变换电路的开关控制模块，所述开关模块控制反激变换电路中主开关管的开通。
可选的，检测得到上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从表征辅助绕组电压的电流信号开始不为零到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
可选的，所述电流产生电路包括运算放大器和第一调整管，所述运算放大器的第一输入端连接所述第一电阻的第二端，所述运算放大器的第二输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述第一调整管的控制端，所述第一调整管的第一端连接运算放大器的第一输入端，所述第一调整管的第二端接收供电电压，所述表征辅助绕组电压的电流信号为通过第一调整管的电流。
可选的，检测得到上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从第一调整管中开始有电流通过到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
本发明还提供了一种反激变换电路的检测方法，包括以下步骤：接收辅助绕组的电压，产生表征辅助绕组电压的电流信号，根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
可选的，采样所述表征辅助绕组电压的电流信号，当所述表征辅助绕组电压的电流信号达到峰值时，输出谷底检测信号。
可选的，检测得到上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从表征辅助绕组电压的电流信号开始不为零到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
本发明还提供了一种反激变换电路的开关控制电路，包括：以上任意一项所述的反激变换电路的检测电路和开关控制模块，所述开关控制模块的输入端连接所述检测电路的输出端，接收谷底检测信号。
本发明还提供了一种反激变换电路，包括以上所述的开关控制电路。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明通过辅助绕组采样反激变换电路主开关管的漏端电压，产生表征辅助绕组电压的电流信号，根据所述表征辅助绕组电压的电流信号的峰值，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底，并在寻找谷底的过程中利用主开关管导通时所述表征辅助绕组电压的电流信号的值和第一时间不断进行校正，减少谷底时刻的偏差。在反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，导通所述反激变换电路中的主开关管，从而降低开通损耗。本发明对谷底检测的检测精度更高，提高了谷底检测的检测精度。
附图说明
图1为反激变换电路的电路示意图；
图2为本发明反激变换电路的检测电路实施例的示意图；
图3为本发明反激变换电路的检测电路的工作波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提出了一种反激变换电路的检测电路，包括第一电阻和电流产生电路，所述反激变换电路中辅助绕组与变压器耦合，所述第一电阻的第一端连接所述辅助绕组的一端，所述第一电阻的第二端连接所述电流产生电路，所述电流产生电路产生表征辅助绕组电压的电流信号；
根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
所述检测电路还包括峰值检测电路，所述峰值检测电路采样所述表征辅助绕组电压的电流信号，当所述表征辅助绕组电压的电流信号达到峰值时，输出谷底检测信号给所述反激变换电路的开关控制模块。
检测得到上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从表征辅助绕组电压的电流信号开始不为零到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
图2为本发明反激变换电路和检测电路实施例的示意图。所述反激变换电路包括主开关管、变压器、副边整流管和开关控制电路，所述开关控制电路包括开关控制模块和检测电路，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，所述主开关管与所述原边绕组连接在输入电压的两端，所述副边整流管与所述副边绕组连接在输出电压的两端，所述开关控制模块连接所述主开关管的控制端，所述检测电路的输出端连接所述开关控制模块。
辅助绕组Lm与所述变压器耦合，所述辅助绕组Lm的电压Vm表征反激变换电路中主开关管M0的漏极电压Vdrain，所述检测电路包括第一电阻R1和电流产生电路，所述第一电阻R1的第一端连接所述辅助绕组Lm的一端，所述第一电阻R1的第二端连接所述电流产生电路，所述电流产生电路产生表征辅助绕组电压的电流信号。所述电流产生电路产生表征辅助绕组Lm的电压Vm的电流信号。
所述电流产生电路包括运算放大器U1和第一调整管M1，所述运算放大器U1的第一输入端连接所述第一电阻R1的第二端，所述运算放大器U1的第二输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述第一调整管M1的控制端，所述第一调整管的第一端连接运算放大器U1的第一输入端，所述第一调整管M1的第二端接收供电电压Vcc。
所述检测电路还包括峰值检测电路，所述峰值检测电路检测通过第一调整管的电流，当通过第一调整管的电流达到峰值时，输出谷底检测信号给反激变换电路的开关控制模块，所述开关控制模块控制反激变换电路主开关管M0的开通和关断。
进一步地，所述第一电阻R1第二端还连接第一二极管D1的负极，所述二极管D1的正极接地。
本实施例中只有的第一电阻R1，在其他实施例中，可以利用分压电路对辅助绕组Lm的电压进行分压后再输入电流产生电路。
需要指出的是，所述供电电压Vcc仅起到供电的作用，和本发明的实施没有实质的关系。
图3给出了本发明反激变换电路的检测电路的工作波形图。其中Vdrain为主开关管漏极电压，V1为第一电阻第二端的电压，T1为第一电阻第二端的电压小于零的时间。辅助绕组电压Vm可以表征主开关管漏极电压Vdrain，故Vm的工作波形未给出，具体参考主开关管漏极电压Vdrain的工作波形。从图3中可以看出，在主开关管漏极电压Vdrain小于Vin时，所述第一电阻第二端的电压恒为0。
在图2中，通过第一调整管M1的电流I1＝Vm/R1，不考虑电流的方向，在第一电阻第二端的电压大于0时候，通过第一调整管M1的电流为0，当第一电阻第二端的电压V1降为0后，通过第一调整管M1的电流I1与Vm变化趋势相同，故通过第一调整管M1的电流I1为所述表征辅助绕组电压Vm的电流信号。当通过第一调整管M1的电流达到峰值时，此刻辅助绕组电压Vm最大即谐振到谷底。在本实施例中，由于在第一电阻第二端的电压大于0时候，通过第一调整管M1的电流为0，只有第一电阻第二端的电压小于0时，才有电流通过第一调整管，且通过第一调整管M1的电流I1可以表征辅助绕组电压Vm，故当通过第一调整管M1的电流达到峰值时，输出谷底检测信号，此刻反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
所述开关控制模块的输入端连接所述检测电路的输出端，接收谷底检测信号。
当重载时，开关控制模块接收到谷底检测信号时，导通主开关管M0，此时的开通损耗最低。
而在轻载时，开关控制模块接收到第一次的谷底检测信号后，不会开通主开关管M0，接收到第N(N＞1)次谷底检测信号时导通主开关管M0。在更轻载的时候，在开关管M0导通的时候，反激变换中主开关管漏极电压已经不再谐振。
所述峰值检测电路通过以下步骤调整和校正使得输出谷底检测信号的时刻通过第一调整管M1的电流I1不断接近峰值：
检测得到上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从第一调整管中开始有电流通过到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
由于第一时间的起点均为第一调整管中开始有电流通过，故延长第一时间，实质即是延长输出谷底检测信号的时间，同理，故缩短第一时间，实质即是提前输出谷底检测信号的时间。
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反激变换电路的检测电路，其特征在于：包括第一电阻和电流产生电路，所述反激变换电路中辅助绕组与变压器耦合，所述第一电阻的第一端连接所述辅助绕组的一端，所述第一电阻的第二端连接所述电流产生电路，所述电流产生电路产生表征辅助绕组电压的电流信号；
根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
2.根据权利要求1所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：所述检测电路还包括峰值检测电路，所述峰值检测电路采样所述表征辅助绕组电压的电流信号，当所述表征辅助绕组电压的电流信号达到峰值时，输出谷底检测信号给所述反激变换电路的开关控制模块，所述开关模块控制反激变换电路中主开关管的开通。
3.根据权利要求2所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：
检测得到上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从表征辅助绕组电压的电流信号开始不为零到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
4.根据权利要求2或3所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：所述电流产生电路包括运算放大器和第一调整管，所述运算放大器的第一输入端连接所述第一电阻的第二端，所述运算放大器的第二输入端接地，所述运算放大器的输出端连接所述第一调整管的控制端，所述第一调整管的第一端连接运算放大器的第一输入端，所述第一调整管的第二端接收供电电压，所述表征辅助绕组电压的电流信号为通过第一调整管的电流。
5.根据权利要求4所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：
检测得到上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从第一调整管中开始有电流通过到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值小于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值大于上一周期中主开关管开通时通过第一调整管的电流值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
6.一种反激变换电路的检测方法，其特征在于：接收辅助绕组的电压，产生表征辅助绕组电压的电流信号，根据所述表征辅助绕组电压的电流信号，确定反激变换电路中主开关管漏极电压谐振到谷底的时刻，输出谷底检测信号，所述谷底检测信号表征反激变换中主开关管漏极电压谐振到谷底。
7.根据权利要求6所述的反激变换电路的检测方法，其特征在于：采样所述表征辅助绕组电压的电流信号，当所述表征辅助绕组电压的电流信号达到峰值时，输出谷底检测信号。
8.根据权利要求7所述的反激变换电路的检测方法，其特征在于：
检测得到上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值和上一周期中的第一时间，所述第一时间为从表征辅助绕组电压的电流信号开始不为零到所述主开关管开通的时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值小于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间小于上一周期中的第一时间，则缩短下一周期中的第一时间；
若当前周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值大于上一周期中主开关管开通时表征辅助绕组电压的电流信号的值，且当前周期中的第一时间大于上一周期中的第一时间，则延长下一周期中的第一时间。
9.一种反激变换电路的开关控制电路，其特征在于，包括：权利要求1-5任意一项所述的反激变换电路的检测电路和开关控制模块，所述开关控制模块的输入端连接所述检测电路的输出端，接收谷底检测信号。
10.一种反激变换电路，其特征在于：包括权利要求9所述的开关控制电路。
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