CN109660129A - 检测电路和方法、开关控制电路及反激变换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电路和方法、开关控制电路及反激变换电路，所述辅助绕组与反激变换电路中的变压器耦合，所述辅助绕组的电压表征反激变换电路中主开关管的漏极电压，所述检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，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。本发明提高了检测精度，且适用于各种不同谐振周期的反激变换电路中。
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，辅助绕组与反激变换电路中的变压器耦合，所述辅助绕组的电压表征反激变换电路中主开关管的漏极电压，所述检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，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谷底检测模块，所述谷底检测模块包括第一模块和第二模块，所述第二模块连接所述第一模块，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，所述第一模块输出谷底检测信号，所述第二模块调节所述第一时间。
可选的，所述第二模块为第一电阻或第一电容，通过改变第一电阻或第一电容的大小调节所述第一时间。
可选的，所述第二模块为第一电容，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，所述第一模块开始对第一电容进行充电，当所述第一电容上的电压达到第一参考值时，输出谷底检测信号。
可选的，所述第二模块为第一电阻，所述第一模块包括电流产生模块、电流镜和第二电容，所述电流产生模块在第一电阻上产生电流，所述电流镜对通过第一电阻的电流进行复制，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，利用电流镜复制的电流对第二电容进行充电，当所述第二电容上的电压达到第二参考值，输出谷底检测信号。
可选的，所述第一模块集成在芯片内，所述第二模块在芯片外。
本发明还提供了一种反激变换电路的检测方法，基于检测电路，所述辅助绕组与所述变压器耦合，所述辅助绕组的电压表征反激变换电路中主开关管的漏极电压，所述检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，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。
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：本发明中通过辅助绕组采样反激变换电路主开关管的漏端电压，检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，谷底检测模块输出谷底检测信号，表征主开关管的漏端电压谐振到谷底。本发明中利用谷底检测延迟的理论的第一时间等于反激变换电路主开关管的漏端电压谐振周期的四分之一，故检测电路设置的延迟的实际的第一时间需要等于反激变换电路主开关管的漏端电压谐振周期的四分之一，且本发明设置的第一时间可调，可以根据不同的反激变换电路主开关管的漏端电压谐振周期进行设置，检测模块中的第二模块调节第一时间，仅通过改变第二模块，可以设置不同的第一时间，使得本发明的谷底检测电路可以适用各种不同谐振周期的反激变换电路中。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。
图4本发明谷底检测模块实施例一示意图；
图5本发明谷底检测模块实施例二示意图。
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。
图2为本发明反激变换电路的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。
所述检测电路包括第一电阻R1和钳位电路，在本实施例中所述钳位电路为第一二极管D1，辅助绕组Lm与反激变换电路中的变压器耦合，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，所述第一电阻R1和第一二极管D1串联后和所述辅助绕组Lm并联，所述第一二极管D1的正极接地，所述第一电阻R1和第一二极管D1的公共端为第一节点，所述第一节点的电压表征辅助绕组电压，当第一节点电压降为零后，延迟第一时间T1，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Vdrain谐振到谷底。
需要注意的是，图2的检测电路仅仅是一个实施例，其用第一节点的电压表征辅助绕组电压，在其他的实施例中可以直接取辅助绕组上的电压，在另外的实施例中利用电阻代替第一二极管D1构成的钳位电路等等，这些均在本发明的保护范围之内。
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为第一节点电压，T1为第一时间。
从图3中可以看出，主开关管漏极电压Vdrain小于Vin时第一节点电压V1小于零，而主开关管漏极电压Vdrain从Vin降到谷底的时间等于反激变换电路主开关管的漏端电压谐振周期的四分之一。在本发明中利用当表征辅助绕组电压的电压信号即第一节点电压V1降为零后，延迟第一时间T1，输出谷底检测信号，此时主开关管漏极电压Vdrain谐振到谷底；故本发明需要使得延迟的实际的第一时间等于反激变换电路主开关管的漏端电压谐振周期的四分之一。在反激变换电路中，器件固定的情况下，寄生参数不变，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期是不变的，故设置延迟的第一时间也固定。
所述检测电路还包括谷底检测模块，所述谷底检测模块包括第一模块和第二模块，所述第二模块连接所述第一模块，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间后，所述第一模块输出谷底检测信号，所述第二模块调节所述第一时间。所述谷底检测模块设置第一时间。
如图4所示，给出了谷底检测模块的实施例一，所述第二模块为第一电容C1，所述第一模块包括电流源I1和比较器U1，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，所述第一模块中的电流源I1开始对第一电容C1进行充电，当所述第一电容C1上的电压达到第一参考值V1时，输出谷底检测信号。其中第一时间为T1＝C1*V1/I1。设置第一时间T1使其等于反激变换电路中，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期的四分之一。
如图4所示，给出了谷底检测模块的实施例二，所述第二模块为第一电阻R1，所述第一模块包括电流产生模块、电流镜和第二电容C2，所述电流产生模块在第一电阻R1上产生电流，所述电流镜对通过第一电阻R1的电流进行复制，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，利用电流镜复制的电流对第二电容C2进行充电，当所述第二电容上的电压达到第二参考值V2，输出谷底检测信号。所述电流产生电路使得第一电阻R1上通过电流为VR/R1，第一时间为T1＝(C2*V2/VR)*R1。设置第一时间T1使其等于反激变换电路中，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期的四分之一。
所述第一模块集成在芯片内，所述第二模块在芯片外。由于集成在芯片内不好改变，故所述通过第二模块调节所述第一时间。
对于实施例一，第一时间T1＝C1*V1/I1，由于第一参考值V1和电流源I1不变，通过改变第一电容C1大小调节所述第一时间T1，使其等于反激变换电路中，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期的四分之一。
对于实施例二，第一时间T1＝(C2*V2/VR)*R1，由于第二参考值V2、第二电容C2、参考电压VR均不变，故通过改变第一电阻R1的大小调节所述第一时间T1，使其等于反激变换电路中，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期的四分之一。
需要注意的是，这里调节第一时间指的是在反激变换电路发生变化时，主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期发生变化，通过改变第一电阻或第一电容的大小使得第一时间发生变化，变为为新的第一时间，新的第一时间对应改变后的主开关管漏极电压Vdrain的谐振周期。通过改变第一电阻或者第一电容的大小，设置不同的第一时间，使得本发明的谷底检测电路可以适用各种不同谐振周期的反激变换电路中。
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 (9)
1.一种反激变换电路的检测电路，其特征在于：辅助绕组与反激变换电路中的变压器耦合，所述辅助绕组的电压表征反激变换电路中主开关管的漏极电压，所述检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，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谷底检测模块，所述谷底检测模块包括第一模块和第二模块，所述第二模块连接所述第一模块，当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，所述第一模块输出谷底检测信号，所述第二模块调节所述第一时间。
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：所述第二模块为第一电阻或第一电容，通过改变第一电阻或第一电容的大小调节所述第一时间。
4.根据权利要求3所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：所述第二模块为第一电容，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，所述第一模块开始对第一电容进行充电，当所述第一电容上的电压达到第一参考值时，输出谷底检测信号。
5.根据权利要求3所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：所述第二模块为第一电阻，所述第一模块包括电流产生模块、电流镜和第二电容，所述电流产生模块在第一电阻上产生电流，所述电流镜对通过第一电阻的电流进行复制，表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，利用电流镜复制的电流对第二电容进行充电，当所述第二电容上的电压达到第二参考值，输出谷底检测信号。
6.根据权利要求2-5任意一项所述的反激变换电路的检测电路，其特征在于：所述第一模块集成在芯片内，所述第二模块在芯片外。
7.一种反激变换电路的检测方法，基于检测电路，所述辅助绕组与所述变压器耦合，所述辅助绕组的电压表征反激变换电路中主开关管的漏极电压，所述检测电路接收表征辅助绕组电压的电压信号，其特征在于：当表征辅助绕组电压的电压信号降为零后，延迟第一时间，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。
8.一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1-6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。
9.一种反激变换电路，其特征在于：包括权利要求8所述的开关控制电路。
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