CN110165897A - 控制电路、控制方法及隔离型变换器 - Google Patents

Abstract

公开了一种控制电路、控制方法及隔离型变换器。通过原边补偿电路根据光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号，进而由选择开关根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式，在所述隔离型变换器工作在重载模式时，通过环路控制电路根据补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。本发明可以补偿轻载运行时损失的环路带宽，使得所述隔离型变换器工作在重载模式时也保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

Description

控制电路、控制方法及隔离型变换器

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种控制电路、控制方法及隔离型变换器。

背景技术

在隔离型变换器的应用中，通常用光耦来反馈副边电路的输出情况。由于光耦的传输特性受很多参数限制，所以在采用光耦反馈的电路中，通常将补偿电路配置在副边，光耦将补偿电路的输出信号传输到位于原边的控制电路。控制电路根据光耦的输出信号来调节主功率电路的工作状态。由于控制电路配置在原边侧，因此，对补偿电路无法控制。当输出负载为重载时，主动率电路工作在重载运行模式，此时开关频率比较高，光耦的输出信号的纹波比较小。当输出负载为轻载时，主功率电路工作在轻载运行模式，此时开关频率比较低，光耦的输出信号的纹波比较大。由于控制电路只能接收一定纹波幅值以内的信号，如果光耦的输出信号的纹波过大，可能会导致隔离型变换器运行紊乱。为了控制轻载运行模式下的光耦的输出信号的纹波，现有技术通常通过设置副边补偿电路以降低光耦的输出信号的纹波，使得在轻载运行模式下，将光耦输出信号的纹波控制在一定范围内，以避免光耦输出信号纹波过大而导致隔离型变换器运行紊乱。

但是通过设置副边补偿电路来减小在轻载运行模式下光耦的输出信号的纹波，会降低系统的环路带宽，使得隔离型变换器在重载运行时，光耦输出信号的纹波过小，进而使得隔离型变换器的动态响应速度受到影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种控制电路、控制方法及隔离型变换器，以使得所述隔离型变换器工作在重载模式时也保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

第一方面，本发明实施例提供一种控制电路，用于控制隔离型变换器，所述隔离型变换器包括原边功率级、副边功率级和光耦反馈电路，所述光耦反馈电路被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量，所述控制电路包括：

原边补偿电路，根据所述光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号；

选择开关，根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式；以及

环路控制电路，被配置为响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。

优选地，所述原边补偿电路被配置为根据所述光耦反馈电路的输出信号以及基准信号生成所述补偿信号。

优选地，所述原边补偿电路包括：

误差计算电路，用于比较所述光耦反馈电路的输出信号和所述基准信号以获取误差信号；以及

调节器，用于根据所述误差信号生成所述补偿信号。

优选地，所述调节器的传递函数为：

其中，Vmod(s)为所述调节器的输出信号，KP为比例常数，KI为积分常数，1/s表征对误差计算电路62a的输出电压进行积分。

优选地，所述选择开关被配置为响应于所述补偿信号大于预定阈值信号，选择重载模式，以及响应于所述补偿信号小于预定阈值信号，选择轻载模式。

优选地，所述环路控制电路包括：

模式处理电路，用于根据所述补偿信号生成第一阈值信号和第二阈值信号；

第一比较器，用于比较采样信号和所述第一阈值信号，所述采样信号用于表征谐振电容电压信号；

第二比较器，用于比较所述采样信号和所述第二阈值信号；以及

控制信号生成电路，用于根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

优选地，所述控制信号生成电路被配置为响应于所述采样信号大于所述第一阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号降低，以及，响应于所述采样信号小于所述第二阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号升高。

优选地，所述环路控制电路还被配置为响应于所述隔离型变换器工作在轻载模式，根据所述光耦反馈电路的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

优选地，所述环路控制电路还被配置为当所述光耦反馈电路的输出信号大于第三阈值信号时，隔离型变换器的原边功率级的开关以固定频率运行第一时间，之后所述隔离型变换器的原边功率级停止工作直到光耦反馈电路的输出信号再次大于第三阈值信号，所述第一时间和光耦反馈电路的输出信号的波形有关。

第二方面，本发明实施例提供一种控制方法，用于控制隔离型变换器，所述隔离型变换器包括原边功率级、副边功率级和光耦反馈电路，所述光耦反馈电路被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量，所述控制方法包括：

根据所述光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号；

根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式；以及

响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。

第三方面，本发明实施例提供一种隔离型变换器，所述隔离型变换器包括：

如第一方面所述的控制电路；

原边功率级，包括至少一个开关；

副边功率级；以及

光耦反馈电路，被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量；

所述控制电路被配置为根据所述光耦反馈电路反馈输出的所述副边功率级的电路参量控制所述原边功率级的开关状态，以控制所述隔离型变换器的工作状态。

本发明实施例的技术方案通过原边补偿电路根据光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号，进而由选择开关根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式，在所述隔离型变换器工作在重载模式时，通过环路控制电路根据补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。可以补偿轻载运行时损失的环路带宽，使得所述隔离型变换器工作在重载模式时也保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术的隔离型变换器的电路图；

图2是本发明实施例隔离型变换器的电路图；

图3是本发明实施例的光耦反馈电路和控制电路的电路图；

图4是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的信号流向图；

图5是本发明实施例的隔离型变换器工作在轻载模式下的信号流向图；

图6是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的增益与带宽的关系曲线图；

图7是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的相位与带宽的关系曲线图；

图8是本发明实施例的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是现有技术的隔离型变换器的电路图。如图1所示，现有技术中的隔离型变换器包括原边功率级11、变压器12、副边功率级13、光耦反馈电路14以及控制电路15。其中，原边功率级11包括开关电路和谐振电路，受控于控制信号Lg和Hg输出相应的交流电信号。变压器12将所述原边功率级11输出的交流电信号变压后输出到副边功率级13。副边功率级13将接收到的变压器12输出的交流电信号经过整流滤波后为负载供电。光耦反馈电路14由一个补偿电路和光耦组成，补偿电路根据所述副边功率级13的输出信号生成补偿信号，再由光耦传输到控制电路15，由此，通过降低补偿电路的增益可以降低光耦输出信号的纹波，避免所述隔离型变换器工作在轻载模式时由于控制电路15的输入信号纹波过大而导致运行紊乱。所述控制电路15包括模式处理电路、两个比较器和一个触发器，其中，模式处理电路根据所述光耦反馈电路的输出信号生成两个阈值信号，将两个阈值信号分别输出到两个比较器，触发器根据所述两个比较器的输出信号生成控制信号Lg和Hg，以控制所述原边功率级的工作。

但是通过降低光耦反馈电路14中的补偿电路的增益来降低轻载运行时光耦的输出信号的纹波，会使得系统的环路带宽降低，使得隔离型变换器在重载运行时，由于控制电路的输入信号纹波过小而导致动态响应速度会受到影响。

由此，本发明实施例提供一种控制电路，可以将重载运行和轻载运行的控制环路分开，可以降低隔离型变换器在轻载运行时控制电路的输入信号的纹波，避免发生紊乱，同时，可以使隔离型变换器在重载运行时也能够保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

图2是本发明实施例隔离型变换器的电路图。如图2所示，所述隔离型变换器包括原边功率级2、变压器3、副边功率级4、光耦反馈电路5和控制电路6。其中，原边功率级2受控于控制信号Lg和Hg输出交流电信号。变压器3将所述原边功率级2输出的交流电信号输出到副边功率级4。副边功率级4将接收到的交流电信号经过整流滤波后生成输出信号Vout为负载R1供电。光耦反馈电路5根据所述副边功率级4的输出信号Vout生成补偿信号，并通过光耦传输到控制电路6。所述控制电路6根据所述光耦反馈电路的输出信号生成控制信号Lg和Hg，以控制所述原边功率级的工作。

在本实施例中，原边功率级2包括开关电路21和谐振电路22。

在本实施例中，开关电路21为半桥开关电路，其包括第一功率管HS和第二功率管LS。第一功率管HS和第二功率管LS的公共节点为开关节点lx。所述第一功率管HS连接在输入端口的一端与开关节点lx之间，受控于第一控制信号Hg导通或关断。所述第二功率管LS连接在输入端口的另一端与开关节点lx之间，受控于第二控制信号Lg导通或关断。

所述第一功率管HS和所述第二功率管LS可以采用各种现有的可控电开关器件，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)，或者，绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

应理解，开关电路21也可以采用其他类型的开关电路实现，例如全桥开关电路等。

在本实施例中，谐振电路22为LLC(电感、电感、电容)谐振电路，包括相互串联的电感Lr、电感Lm和谐振电容Cr。

在本实施例中，副边功率级4包括整流电路和电容C1。其中，整流电路包括二极管D1和D2，用于对变压器3副边侧生成的感生交流电进行整流，将交流电转换为直流电。电容C1用于进行滤波，平滑整流电路输出的直流电。应理解，图示整流滤波电路仅为本发明的一种实施例，具有其它结构的整流电路(例如全桥整流)和滤波电路也同样适用。

在本实施例中，变压器3包括原边绕组L1和副边绕组L2、L3。其中原边绕组L1耦接至谐振电路22，与电感Lm并联。副边绕组L2和L3的公共节点为节点m，副边绕组L2连接在二极管D1的正极和节点m之间，副边绕组L3连接在二极管D2的正极与节点m之间。副边绕组的感生交流电经由副边功率级4整流和滤波后，以提供输出电压Vout至负载R1。

在本实施例中，光耦反馈电路5根据所述副边功率级4的输出信号生成补偿信号，传输到控制电路6。

在本实施例中，控制电路6根据所述光耦反馈电路5的输出信号生成控制信号Lg和Hg控制第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率，以控制所述原边功率级2的工作，进而控制隔离型变换器的输出信号。

具体地，图3是本发明实施例的光耦反馈电路和控制电路的电路图。如图3所示，光耦反馈电路5被配置为反馈输出所述副边功率级4的电路参量。在本实施例中，以所述电路参量为输出电压为例进行说明。容易理解，在其它实施例中，也可以利用光耦反馈电路5来对其它的电路参量，例如，输出电流进行反馈。控制电路6根据所述光耦反馈电路5的输出信号生成控制信号，以控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关电路的开关状态，以保持输出信号的恒定。

在本实施例中，光耦反馈电路5包括副边补偿电路51和光耦52。

具体地，副边补偿电路51根据副边功率级4的输出电压Vout生成补偿信号，设置较低的副边补偿电路51增益，以减小光耦52输出信号的纹波，避免所述隔离型变换器工作在轻载模式时由于控制电路6的输入信号纹波过大而导致运行紊乱。具体地，副边补偿电路51包括电阻R2、R3、R4、R5和电容C2、C3以及稳压二极管VD，通过改变电阻R2、R3、R4、R5、电容C2、电容C3的值可以改变副边补偿电路51的增益。副边补偿电路51仅仅给出了一个实施例，本发明不对此进行限制。

在本实施例中，光耦52将所述副边补偿电路51的输出信号传输到控制电路。具体地，光耦亦称光电隔离器或光电耦合器，是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(例如发光二极管)与受光器(例如光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。

在本实施例中，供电电压Vp经由电阻R6连接到所述光耦52，为所述光耦52供电。

在本实施例中，电容C4用于对所述光耦52的输出信号进行滤波，经过滤波后的信号为Vopt。

在本实施例中，控制电路6包括基准信号生成电路61、原边补偿电路62、选择开关63和环路控制电路64。其中，基准信号生成电路61被配置为生成基准信号。原边补偿电路62根据所述光耦反馈电路5的输出信号Vopt生成补偿信号Vmod。选择开关63根据所述补偿信号Vmod选择所述隔离型变换器的工作模式。环路控制电路64被配置为响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号Vmod生成控制信号以控制所述隔离型变换器的原边功率级2的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。可选的，所述环路控制电路64被配置为响应于所述隔离型变换器工作在轻载模式，根据所述光耦反馈电路5的输出信号Vopt生成控制信号以控制所述隔离型变换器的原边功率级2的开关状态。

在本实施例中，基准信号生成电路61被配置为生成基准信号Vopt_ref，并将所述基准信号输出到所述原边补偿电路62。

在本实施例中，原边补偿电路62根据所述光耦反馈电路5的输出信号Vopt生成补偿信号Vmod。所述原边补偿电路62包括误差计算电路62a和调节器62b。误差计算电路62a用于比较所述光耦反馈电路5的输出信号Vopt和所述基准信号Vopt_ref，输出误差信号。调节器62b用于根据所述误差计算电路62a的输出的误差信号生成所述补偿信号Vmod。

在本实施例中，所述调节器62b为通过PI(比例-积分)控制的方式进行调节。应理解，也可以采用其它控制方式的调节器，例如PID(比例-积分-微分)调节器。具体的，本实施例中调节器62b的传递函数为：

其中，Vmod(s)为所述调节器的输出信号，KP为比例常数，KI为积分常数，1/s表征对误差计算电路62a的输出电压进行积分。

进一步地，所述调节器62b系统函数的传递函数可以表达为：

其中，KI＝Gm为电路增益，f为新增零点。

由此，在重载模式时，调节器62b可以对控制电路6的输入信号进行增益，同时，可以增加一个零点，增加系统的稳定性。本发明由于需要考虑到轻载模式下，副边补偿电路51的增益较低，以减小光耦52输出信号的纹波，但由于输出信号的纹波较小，则系统环路的带宽较低，响应速度较小，故重载模式下，在副边补偿电路51的基础上利用原边补偿电路62进行二次补偿，使得原边补偿电路62输出信号的纹波较大，以满足重载模式时的动态响应速度要求。

在本实施例中，选择开关63根据补偿信号Vmod选择所述隔离型变换器的工作模式，所述工作模式包括重载模式和轻载模式。

进一步地，通过设置阈值信号Vmod_ref，选择开关63通过将信号Vmod_ref和补偿信号Vmod比较，根据比较结果选择所述隔离型变换器的工作模式。具体地，当所述补偿信号Vmod大于或等于信号Vmod_ref时，选择所述隔离型变换器工作在重载模式，环路控制电路64根据所述补偿信号Vmod生成控制信号Hg和Lg，以控制所述隔离型变换器的工作。当所述补偿信号Vmod小于信号Vmod_ref时，选择所述隔离型变换器工作在轻载模式，环路控制电路65根据所述光耦的输出信号Vopt生成控制信号Hg和Lg，以控制所述隔离型变换器的工作。

在本实施例中，环路控制电路64包括模式处理电路64a、控制信号生成电路64b、第一比较器CMP1和第二比较器CMP2。

进一步地，当所述选择开关63选择所述隔离型变换器工作在重载模式时，将所述调节器62b的输出端连接到所述模式处理电路64a的输入端。模式处理电路64a根据信号Vmod生成第一阈值信号Vref1和第二阈值信号Vref2。其中，第一阈值信号Vref1大于第二阈值信号Vref2。所述第一阈值信号Vref1输入到第一比较器CMP1的反相输入端，所述第二阈值信号Vref2输入到第二比较器CMP2的同相输入端。同时，第一比较器CMP1的同相输入端和第二比较器CMP2的反相输入端输入谐振电容电压采样信号Vcr。

进一步地，当所述谐振电容电压采样信号Vcr大于第一基准信号Vref1时，第一比较器CMP1输出高电平，控制信号生成电路64b根据所述第一比较器CMP1的输出信号生成控制信号Hg和Lg控制所述开关电路21中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率，以控制原边功率级电路2的输出功率减小，进而控制副边功率级4的输出电压减小；当所述谐振电容电压采样信号Vcr下降到小于所述第二基准信号Vref2时，第二比较器CMP2输出高电平，控制信号生成电路64b根据所述第二比较器CMP2的输出信号生成控制信号Hg和Lg控制所述开关电路21中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率，以控制原边功率级电路2的输出功率增大，进而控制副边功率级4的输出电压增大，从而控制隔离型变换器的输出电压基本不变，满足负载的需求。同时，第一阈值信号Vref1和第二阈值信号Vref2均与信号Vmod相关。在一个可选的实现方式中，第一阈值信号Vref1为信号Vmod和表征输入电压Vin的输入反馈信号之和，第二阈值信号Vref2为信号Vmod和表征输入电压Vin的输入反馈信号之差。在其它的实施例中，第一阈值信号Vref1为信号Vmod和表征输入电压Vin的输入反馈信号之和的k倍，第二阈值信号Vref2为信号Vmod和表征输入电压Vin的输入反馈信号之差的k倍。值得注意的是，这里不一定非要为输入电压，也可以为其他的参数。故第一阈值信号Vref1和第二阈值信号Vref2由信号Vmod生成的技术方案均在本发明的保护范围内。

优选地，所述控制信号生成电路64b为RS触发器。第一比较器CMP1的输出端连接到RS触发器的复位端，第二比较器CMP2的输出端连接到RS触发器的置位端。由此，当所述谐振电容电压采样信号Vcr大于第一基准信号Vref1时，第一比较器CMP1输出为高电平，即输出有效的复位信号，控制信号生成电路64b产生控制信号Hg和Lg，控制开关电路21中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率，以控制原边功率级电路2的输出功率减小，进而控制副边功率级4的输出电压减小；当所述谐振电容电压采样信号Vcr下降到小于所述第二基准信号Vref2时，第二比较器CMP2输出高电平，即输出有效的置位信号，控制信号生成电路64b产生控制信号Hg和Lg，以控制开关电路中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率，以控制原边功率级电路2的输出功率增大，进而控制副边功率级4的输出电压增大，从而控制隔离型变换器的输出电压基本不变，满足负载的需求。

具体地，图4是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的信号流向图。如图4所示，在重载模式下，反馈副边功率级4的输出电压Vout，将副边功率级4的输出电压Vout与输出电压基准信号Vout_ref比较以获取误差信号Ve1。光耦反馈电路5根据所述误差信号Ve1产生补偿信号Vopt。误差计算电路将所述补偿信号Vopt与基准信号Vopt_ref比较以获取误差信号Ve2。调节器62b根据误差信号Ve2生成信号Vmod。环路控制电路64根据信号Vmod生成控制信号Hg和Lg，原边功率级2根据控制信号Hg和Lg控制原边功率级2的输出功率Po，副边功率级根据接收输出功率Po经过变压、整流、滤波后生成输出信号Vout。可以控制信号Vopt稳定在基准信号Vopt_ref，并且控制输出信号Vout稳定在基准信号Vout_ref。

进一步地，当所述选择开关63选择所述隔离型变换器工作在轻载模式时，将光耦反馈电路5的输出端连接到模式处理电路64a的输入端。所述模式处理电路64a根据信号Vopt控制所述隔离型变换器工作。

在一个可选的实现方式中，模式处理电路64a获取第三阈值信号，将所述第三阈值信号与信号Vopt进行比较，当信号Vopt大于第三阈值信号时，开关电路中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率以固定频率运行第一时间，之后所述开关电路停止工作直到信号Vopt再次大于第三阈值信号。所述第一时间和信号Vopt的波形有关。由此，可以在轻载模式下降低平均工作频率，有效的控制输出电压。

在另一个可选的实现方式中，模式处理电路64a将信号Vopt或与信号Vopt有关的信号输出到。控制信号生成电路64b获取第三阈值信号，将所述第三阈值信号与信号Vopt进行比较，当信号Vopt大于第三阈值信号时，开关电路中第一功率管HS和第二功率管LS的导通和关断频率以固定频率运行第一时间，之后所述开关电路停止工作直到信号Vopt再次大于第三阈值信号。所述第一时间和信号Vopt的波形有关。由此，可以在轻载模式下降低平均工作频率，有效的控制输出电压。

具体地，图5是本发明实施例的隔离型变换器工作在轻载模式下的信号流向图。如图5所示，在轻载模式下，反馈副边功率级4的输出电压Vout，将副边功率级4的输出电压Vout与输出电压基准信号Vout_ref比较以获取误差信号Ve1。光耦反馈电路5根据所述误差信号Ve1产生补偿信号Vopt。环路控制电路64根据信号Vopt生成控制信号Hg和Lg，原边功率级2根据控制信号Hg和Lg控制原边功率级2的输出功率Po，副边功率级根据接收输出功率Po经过变压、整流、滤波后生成输出信号Vout。可以控制控制输出信号Vout稳定在基准信号Vout_ref。

图6是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的增益与带宽的关系曲线图。如图6所示，纵坐标为增益Gm，横坐标为带宽BW，实线为现有技术的隔离型变换器的增益与带宽的关系曲线图，虚线为本发明实施例的隔离型变换器的增益与带宽的关系曲线图。根据图6所示的曲线可知，当隔离型变换器工作在重载模式时，在具有相同增益的条件下，本发明实施例的隔离型变换器的带宽比现有技术中的隔离型变换器的带宽大。

图7是本发明实施例的隔离型变换器工作在重载模式下的相位与带宽的关系曲线图。如图7所示，纵坐标为相位Gm，横坐标为带宽BW，实线为现有技术的隔离型变换器的相位与带宽的关系曲线图，虚线为本发明实施例的隔离型变换器的相位与带宽的关系曲线图。

对比图6和图7中带宽在1*10³-1*10⁴阶段可知，相位相同的情况下，本发明实施例的隔离型变换器的带宽比现有技术中的隔离型变换器的带宽扩大10倍左右。

由于，轻载模式时经过副边补偿电路补偿的补偿信号通过选择开关直接施加到环路控制电路，而在重载模式时，所述补偿信号需要经过原边补偿电路的二次补偿修正再施加到环路控制电路，因此，即使副边补偿电路输出的补偿信号的纹波较小，其经过原边补偿电路的二次修正/补偿后，在重载时施加给环路控制电路的信号Vmod不会出现纹波过小的问题。由此，在本发明实施例的隔离变换器中，可以不必考虑副边补偿电路对于控制环路带宽的负面影响，而可以更加容易地设计副边补偿电路的参数，使得其在轻载下效果最佳。

具体地，通过降低光耦反馈电路的增益，降低副边功率级的带宽，以减少光耦反馈电路的输出补偿信号的纹波，使得隔离型变换器在轻载运行时，可以减少或消除由于控制电路的输入信号纹波过大而导致运行紊乱的情况。同时，通过设置原边补偿电路补偿由于降低光耦反馈电路的增益导致的光耦反馈电路的输出补偿信号纹波较小问题，以使得隔离型变换器在重载运行时，输入控制电路的补偿信号的纹波较大，仍可以保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

同时，将重载模式下和轻载模式下的控制环路分开，使得隔离型变换器在轻载模式下运行时，减少由于降低光耦反馈电路增益导致的重载模式下纹波过小的限制，可以扩大轻载运行时的工作范围。

本发明实施例的技术方案通过原边补偿电路根据光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号，进而由选择开关根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式，在所述隔离型变换器工作在重载模式时，通过环路控制电路根据补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，在所述隔离型变换器工作在轻载模式时，通过环路控制电路根据光耦反馈电路的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。由此，将轻载模式和重载模式的控制环路分开，可以补偿轻载运行时损失的环路带宽，同时使得所述隔离型变换器工作在重载模式时也保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

图8是本发明实施例的控制方法的流程图。如图8所示，控制方法包括如下步骤：

步骤S100、根据所述光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号。

步骤S200、根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式。

步骤S300、响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。

优选地，根据所述光耦反馈电路的输出信号以及基准信号生成所述补偿信号。

优选地，根据所述光耦反馈电路的输出信号以及基准信号生成所述补偿信号包括：

比较所述光耦反馈电路的输出信号和所述基准信号以获取误差信号；以及

根据所述误差信号生成所述补偿信号。

优选地，所述调节器的传递函数为：

其中，Vmod(s)为所述调节器的输出信号，KP为比例常数，KI为积分常数，1/s表征对误差计算电路62a的输出电压进行积分。

优选地，根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式包括：

所述选择开关被配置为响应于所述补偿信号大于预定阈值信号，选择重载模式；以及

响应于所述补偿信号小于预定阈值信号，选择轻载模式。

优选地，响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态包括：

根据所述补偿信号生成第一阈值信号和第二阈值信号；

比较采样信号和所述第一阈值信号，所述采样信号用于表征谐振电容电压信号；

比较所述采样信号和所述第二阈值信号；以及

根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

优选地，根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态包括：

所述控制信号生成电路被配置为响应于所述采样信号大于所述第一阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号降低；以及

响应于所述采样信号小于所述第二阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号升高。

优选地，所述方法还包括：

响应于所述隔离型变换器工作在轻载模式，根据所述光耦反馈电路的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

优选的，根据所述光耦反馈电路的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态包括：

比较光耦反馈电路的输出信号和第三阈值信号，当光耦反馈电路的输出信号大于第三阈值信号时，开关电路以固定频率运行第一时间，之后所述开关电路停止工作直到光耦反馈电路的输出信号再次大于第三阈值信号。

优选的，所述第一时间和光耦反馈电路的输出信号的波形有关。

本发明实施通过根据光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号，进而根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式，在所述隔离型变换器工作在重载模式时，根据补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。可以补偿轻载运行时损失的环路带宽，使得所述隔离型变换器工作在重载模式时也保持足够高的带宽，具有较快的动态响应。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种控制电路，用于控制隔离型变换器，所述隔离型变换器包括原边功率级、副边功率级和光耦反馈电路，所述光耦反馈电路被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量，其特征在于，所述控制电路包括：

原边补偿电路，根据所述光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号；

选择开关，根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式；以及

环路控制电路，被配置为响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述原边补偿电路被配置为根据所述光耦反馈电路的输出信号以及基准信号生成所述补偿信号。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述原边补偿电路包括：

误差计算电路，用于比较所述光耦反馈电路的输出信号和所述基准信号以获取误差信号；以及

调节器，用于根据所述误差信号生成所述补偿信号。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述调节器的传递函数为：

其中，Vmod(s)为所述调节器的输出信号，KP为比例常数，KI为积分常数，1/s表征对误差计算电路62a的输出电压进行积分。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述选择开关被配置为响应于所述补偿信号大于预定阈值信号，选择重载模式，以及响应于所述补偿信号小于预定阈值信号，选择轻载模式。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述环路控制电路包括：

模式处理电路，用于根据所述补偿信号生成第一阈值信号和第二阈值信号；

第一比较器，用于比较采样信号和所述第一阈值信号，所述采样信号用于表征谐振电容电压信号；

第二比较器，用于比较所述采样信号和所述第二阈值信号；以及

控制信号生成电路，用于根据所述第一比较器和所述第二比较器的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路被配置为响应于所述采样信号大于所述第一阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号降低，以及，响应于所述采样信号小于所述第二阈值信号，生成控制信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态以使得所述光耦反馈电路的输出信号升高。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述环路控制电路还被配置为响应于所述隔离型变换器工作在轻载模式，根据所述光耦反馈电路的输出信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述环路控制电路被配置为当所述光耦反馈电路的输出信号大于第三阈值信号时，隔离型变换器的原边功率级的开关以固定频率运行第一时间，之后所述隔离型变换器的原边功率级停止工作直到光耦反馈电路的输出信号再次大于第三阈值信号，其中，所述第一时间和光耦反馈电路的输出信号的波形有关。

10.一种控制方法，用于控制隔离型变换器，所述隔离型变换器包括原边功率级、副边功率级和光耦反馈电路，所述光耦反馈电路被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量，其特征在于，所述控制方法包括：

根据所述光耦反馈电路的输出信号生成补偿信号；

根据所述补偿信号选择所述隔离型变换器的工作模式；以及

响应于所述隔离型变换器工作在重载模式，根据所述补偿信号控制所述隔离型变换器的原边功率级的开关状态，以补偿轻载运行时损失的环路带宽。

11.一种隔离型变换器，其特征在于，所述隔离型变换器包括：

如权利要求1-9中任一项所述的控制电路；

原边功率级，包括至少一个开关；

副边功率级；以及

光耦反馈电路，被配置为反馈输出所述副边功率级的电路参量；

所述控制电路被配置为根据所述光耦反馈电路反馈输出的所述副边功率级的电路参量控制所述原边功率级的开关状态，以控制所述隔离型变换器的工作状态。