CN112350581A - 反激电路及其控制方法和控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于反激电路的控制方法、控制电路和反激电路，反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，反激电路的原边产生第一脉冲并传输到副边，第一脉冲的宽度，控制同步整流管的关断时刻。本发明优化了系统效率，实现了原副边驱动的互锁，防止原副边共通，提高了系统可靠性。

Description

反激电路及其控制方法和控制电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种反激电路及其控制方法和控制电路。
背景技术
现有同步整流控制器因为从机制上无法绝对避免原副边的共通，使得同步整流控制器控制方法上，在同步整流管流过的电流变小时，开始降低驱动电压，从而减小连续导通模式下的共通时间。但是降低驱动电压这种做法，也会带来效率的损失。
传统反激变换器，原边主开关管是硬开通，开通损耗大。随着适配器对小体积，高功率密度要求越来越高，需要提高开关频率，但是会进一步增加开通损耗，从而传统硬开关反激变换器在此应用中受到了限制。
针对以上问题，业界有提出在原边主开关管导通前，通过额外导通一下副边同步整流管，产生一定大小的负向励磁电流，然后关断同步整流管，负向励磁电流则将主开关管的Coss上的电压放电到零，然后主开关管导通，实现主开关管零电压开通，优化了系统效率。但是该方法会额外增加同步整流管的一次开关过程，增加了开关损耗和驱动损耗，削弱了主开关管零电压开通带来的好处。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种反激电路及其控制方法和控制电路，用以解决现有技术中在同步整流管流过的电流变小时，驱动电压变低而带来的效率损失问题，并优化了主开关管零电压开通的系统效率。
本发明提供一种反激电路的控制方法，所述反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，反激电路的原边产生第一脉冲并传输到副边，所述第一脉冲的宽度，控制同步整流管的关断时刻。
作为可选，在临界导通模式下，当变压器励磁电感电流振荡到谷底时，所述第一脉冲由无效变为有效；通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。
作为可选，当变压器励磁电感电流振荡到谷底，经过第一时间，主开关管导通。
作为可选，所述第一脉冲的最小宽度为所述第一时间。
作为可选，所述第一时间小于1/2谐振周期，所述谐振周期为反激电路励磁电感和主开关管漏源电容谐振产生。
作为可选，在断续导通模式下，所述第一脉冲的宽度为最小宽度，则同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值固定。
作为可选，当开关电路的每个开关周期处于临界导通模式或者连续导通模式，随着负载功率降低，进入打嗝模式，连续N个开关周期处于临界导通模式，接着一个开关周期处于断续导通模式，连续N个处于临界导通模式的开关周期加一个处于断续导通模式开关周期为打嗝周期；随着负载功率再降低，则每个开关周期都处于断续导通模式，其中，N为大于等于1的自然数；
在打嗝模式下，前面N个处于临界导通模式的通过调节第一脉冲实现主开关管零电压导通，最后一个处于断续导通模式的第一脉冲的宽度为最小宽度。
本发明提供一种反激电路的控制电路，所述反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，所述控制电路包括原边传输信号产生电路、隔离传输电路和同步整流控制器；
所述原边传输信号产生电路产生的第一脉冲，所述隔离传输电路接收所述第一脉冲，产生第一信号，所述同步整流控制器接收所述第一信号，并且根据所述第一信号，控制同步整流管的关断时刻。
作为可选，所述控制电路还包括辅助绕组电压检测电路，在临界导通模式下，所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，从而判断变压器励磁电感电流振荡到谷底；当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，所述第一脉冲由无效变为有效；所述同步整流控制器通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。
作为可选，所述同步整流控制器，包括同步整流关断阈值调整电路和同步整流驱动信号产生电路，所述同步整流关断阈值调整电路，接收所述第一信号，所述同步整流驱动信号产生电路接收所述同步整流关断阈值调整电路的输出电压，并且根据所述同步整流关断阈值调整电路的输出电压控制同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值。
作为可选，所述控制电路还包括主开关管控制器，所述主开关管控制器接收所述辅助绕组电压检测电路的输出电压，当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，经过第一时间，所述主开关管控制器控制主开关管导通。
本发明还提供一种反激电路。
采用本发明的电路结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点：优化了系统效率，实现了原副边驱动的互锁，防止原副边共通，提高了系统可靠性。
附图说明
图1为反激电路的电路示意图；
图2为反激电路的控制电路的一种实施方式；
图3为反激电路在一个实施例中，主开关管驱动电压Vgs_Primary、同步整流管驱动电压Vgs_SR、励磁电感电流iLm、主开关管漏源电压Vds和第一脉冲的波形；
图4为同步整流控制器240的一种实施方式；
图5为反激电路在一个实施例中，同步整流管电流iSR、同步整流管漏源电压Vds_SR、同步整流管驱动电压Vgs_SR的波形；
图6为反激电路在一个实施例中，在打嗝模式下，主开关管驱动电压Vgs_Primary、同步整流管驱动电压Vgs_SR、励磁电感电流iLm、主开关管漏源电压Vds和第一脉冲的波形。
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。
本发明公开了一种反激电路的控制电路，请参考图1所示，为反激电路的电路示意图，反激电路包括主开关管M1、同步整流管M3和变压器T1，请参考图2所示，反激电路的控制电路的一种实施方式，控制电路200包括原边传输信号产生电路220、隔离传输电路230和同步整流控制器240；原边传输信号产生电路220产生的第一脉冲，隔离传输电路230接收所述第一脉冲，产生第一信号，同步整流控制器240接收所述第一信号，并且根据所述第一信号，控制同步整流管M3的关断时刻。本发明不需要调节同步整流管的驱动电压的电平，为固定电平，只需要调整同步整流管的关断时间，优化了系统效率，而且还实现了原副边驱动的互锁，防止原副边共通，提高了系统可靠性。
请继续参考图2所示，在一个实施例中，所述控制电路200还包括辅助绕组电压检测电路210，在临界导通模式下，所述辅助绕组电压检测电路210检测辅助电压VAUX过零，从而判断变压器励磁电感电流振荡到谷底；当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压VAUX过零，所述第一脉冲由无效变为有效；所述同步整流控制器通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。一般，会在辅助绕组上连接分压电阻，来检测辅助电压VAUX。需要说明的是，在一个实施例中，可以有效对应高电平，无效对应低电平；在另一个实施例中，可也以有效对应低电平，无效对应高电平。请参考图3所示，为反激电路在一个实施例中，主开关管驱动电压Vgs_Primary、同步整流管驱动电压Vgs_SR、励磁电感电流iLm、主开关管漏源电压Vds和第一脉冲的波形；励磁电感电流振荡到谷底时，也就是辅助电压VAUX过零，对应主开关管漏源电压Vds等于输入电压的时刻，第一脉冲由低变高。第一脉冲的宽度决定了下一个开关周期中同步整流管的关断时刻。图3中，第一个主开关管导通时，主开关管漏源电压比较高，下一个第一脉冲变宽，于是下一个主开关管导通时，主开关管漏源电压降低一些。第一脉冲渐渐变宽，直到主开关管实现零电压导通，或者接近零电压导通。请参考图2所示，控制电路200还包括主开关管零电压导通检测电路260，主开关管零电压导通检测电路260，检测主开关管开通时主开关管漏源电压Vds的电压是否为零电压或者接近零电压。原边传输信号产生电路220接收主开关管零电压导通检测电路260的输出电压。需要说明的是，这里说的零电压导通，不一定是主开关管导通时，主开关管漏源电压为零，可以是接近零，或者是一个远小于输入电压的电压值。比如，当输入电压为几百伏时，主开关管导通时，主开关管漏源电压可以设置成几十伏。本发明通过调整同步整流管的关断时刻实现反激电路的零电压导通，带来效率提升。
请参考图4所示，为同步整流控制器240的一个实施例，所述同步整流控制器240，包括同步整流关断阈值调整电路241和同步整流驱动信号产生电路243，同步整流关断阈值调整电路241接收第一信号，同步整流驱动信号产生电路243接收同步整流关断阈值调整电路241的输出电压，并且根据所述同步整流关断阈值调整电路的输出电压控制同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值。请参考图5所示，为反激电路在一个实施例中，同步整流管电流iSR、同步整流管漏源电压Vds_SR、同步整流管驱动电压Vgs_SR的波形。同步整流管在同步整流管漏源电压Vds_SR为20mV时关断，由于驱动延迟TDOFF_PRO，实际同步整流关断时同步整流管漏源电压Vds_SR会高于20mV。通过调整同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值从而实现主开关管的零电压导通。
请参考图2所示，在一个实施例中，控制电路还包括主开关管控制器250，所述主开关管控制器接收所述辅助绕组电压检测电路210的输出电压，当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，经过第一时间，所述主开关管控制器250控制主开关管导通。请参考图3所示，图中的td为第一时间。
在一个实施例中，第一脉冲的最小宽度为第一时间。第一时间小于1/2谐振周期，所述谐振周期为反激电路励磁电感和主开关管漏源电容谐振产生。作为优选，第一时间为1/4谐振周期。
在断续导通模式下，第一脉冲的宽度为固定宽度，则同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值固定。作为优选，在断续导通模式下，第一脉冲的宽度为最小宽度。请参考图5所示，在一个实施例中，第一脉冲的最小宽度对应的同步整流管漏源电压值为-3mV。
当开关电路的每个开关周期处于临界导通模式或者连续导通模式，随着负载功率降低，进入打嗝模式，连续N个开关周期处于临界导通模式，接着一个开关周期处于断续导通模式，连续N个处于临界导通模式的开关周期加一个处于断续导通模式开关周期为打嗝周期；随着负载功率再降低，则每个开关周期都处于断续导通模式，其中，N为大于等于1的自然数；在打嗝模式下，前面N个处于临界导通模式的通过调节第一脉冲实现主开关管零电压导通，最后一个处于断续导通模式的第一脉冲的宽度为最小宽度。请参考图6所示，为反激电路在一个实施例中，在打嗝模式下，主开关管驱动电压Vgs_Primary、同步整流管驱动电压Vgs_SR、励磁电感电流iLm、主开关管漏源电压Vds和第一脉冲的波形。
本发明还提供一种反激电路的控制方法，所述反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，反激电路的原边产生第一脉冲并传输到副边，所述第一脉冲的宽度，控制同步整流管的关断时刻。
在一个实施例中，在临界导通模式下，当变压器励磁电感电流振荡到谷底时，所述第一脉冲由无效变为有效；通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。
在一个实施例中，当变压器励磁电感电流振荡到谷底，经过第一时间，主开关管导通。
在一个实施例中，所述第一脉冲的最小宽度为所述第一时间。
在一个实施例中，所述第一时间小于1/2谐振周期，所述谐振周期为反激电路励磁电感和主开关管漏源电容谐振产生。
在一个实施例中，在断续导通模式下，所述第一脉冲的宽度为最小宽度，则同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值固定。
在一个实施例中，当开关电路的每个开关周期处于临界导通模式或者连续导通模式，随着负载功率降低，进入打嗝模式，连续N个开关周期处于临界导通模式，接着一个开关周期处于断续导通模式，连续N个处于临界导通模式的开关周期加一个处于断续导通模式开关周期为打嗝周期；随着负载功率再降低，则每个开关周期都处于断续导通模式，其中，N为大于等于1的自然数；
在打嗝模式下，前面N个处于临界导通模式的通过调节第一脉冲实现主开关管零电压导通，最后一个处于断续导通模式的第一脉冲的宽度为最小宽度。
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 (12)

1.一种反激电路的控制方法，所述反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，其特征在于：反激电路的原边产生第一脉冲并传输到副边，所述第一脉冲的宽度，控制同步整流管的关断时刻。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在临界导通模式下，当变压器励磁电感电流振荡到谷底时，所述第一脉冲由无效变为有效；通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：当变压器励磁电感电流振荡到谷底，经过第一时间，主开关管导通。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述第一脉冲的最小宽度为所述第一时间。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述第一时间小于1/2谐振周期，所述谐振周期为反激电路励磁电感和主开关管漏源电容谐振产生。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在断续导通模式下，所述第一脉冲的宽度为最小宽度，则同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值固定。
7.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：当开关电路的每个开关周期处于临界导通模式或者连续导通模式，随着负载功率降低，进入打嗝模式，连续N个开关周期处于临界导通模式，接着一个开关周期处于断续导通模式，连续N个处于临界导通模式的开关周期加一个处于断续导通模式开关周期为打嗝周期；随着负载功率再降低，则每个开关周期都处于断续导通模式，其中，N为大于等于1的自然数；
在打嗝模式下，前面N个处于临界导通模式的通过调节第一脉冲实现主开关管零电压导通，最后一个处于断续导通模式的第一脉冲的宽度为最小宽度。
8.一种反激电路的控制电路，所述反激电路包括主开关管、同步整流管和变压器，其特征在于：所述控制电路包括原边传输信号产生电路、隔离传输电路和同步整流控制器；
所述原边传输信号产生电路产生的第一脉冲，所述隔离传输电路接收所述第一脉冲，产生第一信号，所述同步整流控制器接收所述第一信号，并且根据所述第一信号，控制同步整流管的关断时刻。
9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括辅助绕组电压检测电路，在临界导通模式下，所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，从而判断变压器励磁电感电流振荡到谷底；当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，所述第一脉冲由无效变为有效；所述同步整流控制器通过调节第一脉冲由有效变为无效的时间，从而实现主开关管的零电压导通。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于：所述同步整流控制器，包括同步整流关断阈值调整电路和同步整流驱动信号产生电路，所述同步整流关断阈值调整电路，接收所述第一信号，所述同步整流驱动信号产生电路接收所述同步整流关断阈值调整电路的输出电压，并且根据所述同步整流关断阈值调整电路的输出电压控制同步整流管关断时的同步整流管漏源电压值。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于：所述控制电路还包括主开关管控制器，所述主开关管控制器接收所述辅助绕组电压检测电路的输出电压，当所述辅助绕组电压检测电路检测辅助电压过零，经过第一时间，所述主开关管控制器控制主开关管导通。
12.一种反激电路，其特征在于：包括如权利要求8～11任意一项所述的反激电路的控制电路，或采用如权利要求1～7任意一项所述的反激电路的控制方法。
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