CN113224933B - 隔离变换器的付边对原边隔离控制方法 - Google Patents

隔离变换器的付边对原边隔离控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隔离变换器的付边对原边隔离控制方法:付边负责调节对应的开关周期Ts,原边负责根据对应的开关周期Ts以迭代的方式产生原边的峰值电感电流参考电平。即,付边电路负责调节对应的逻辑电平的开关周期Ts,当电感峰值电流有所变化的话,通过调节开关周期Ts来使得输出平均电流跟随预定输出电流参考电平变化。在本发明中,提出了如何以付边对原边隔离传输高速开关周期信号,就可以完成付边对原边隔离控制使得系统的输出电流按照预定的输出电流参考值变化。在本发明实现的付边对原边隔离控制方案中,不需要使用光耦。

Description

隔离变换器的付边对原边隔离控制方法
技术领域
本发明涉及一种隔离变换器的付边对原边隔离控制方案。
背景技术
为了进一步提高隔离直流-直流变换器的效率,付边输出二极管和续流二极管使用MOS管替代,即同步整流,以降低对应的导通损耗。显然采用付边对原边控制方案可以方便控制对应替换输出二极管和续流二极管的MOS管,即同步整流控制,并且可以保证对应替换输出二极管和续流二极管的同步整流MOS管先完全关断后,然后让原边主功率MOS管导通;这样保证该隔离变换器直流-直流变换器高效率和高可靠。
申请号202011512723.1的发明《断续电流模式输出电流控制方法》,给出了按照预定输出电流的参考电平,对应电感电流的峰值就确定了,并根据这给定的峰值电感电流,调节对应的开关周期Ts,可以控制变换器的输出电流对应给定输出电流的参考电平。但该专利没有涉及到如何把该控制方法应用到隔离变换器控制中,即该专利没有考虑到如何使得付边电路隔离控制原边主功率MOS管何时导通、何时截至而保证付边隔离输出电流能跟随预定输出电流的参考电平。
一般要实现付边隔离对原边控制,就需要付边能隔离控制原边主功率MOS管何时开始导通以及控制持续导通时间;MOS管何时开始导通,即对应开关周期Ts;持续导通时间,即对应输出电感电流的峰值电流。付边对原边隔离传输信息的成本是随着所要传输的信息量而增加。如果在付边对原边控制方案中能够减少所传输的信息量就有利于降低付边对原边隔离传输信息的成本。光耦是目前市场上广泛使用的隔离耦合器件,它能够把付边的低速变化信号耦合到原边;具体的讲,光耦可以传输原边主功率MOS管的持续导通时间信息,即对应电感电流的峰值电流。如果在付边对原边隔离控制方案中能够不需要传输原边主功率MOS管的持续导通时间信息,就可以省去光耦。如何对具有同步整流MOS管的隔离变换器直流-直流变换器电路进行从付边到原边隔离传输仅仅高速信号,而省去光耦,是本行业急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种隔离变换器的付边到原边隔离控制方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种隔离变换器的付边对原边隔离控制方法:
付边负责调节对应的开关周期Ts,原边负责根据对应的开关周期Ts以迭代的方式产生原边的峰值电感电流参考电平。
即,付边电路负责调节对应的逻辑电平的开关周期Ts,当电感峰值电流有所变化的话,通过调节开关周期Ts来使得输出平均电流跟随预定输出电流参考电平变化。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的改进:
在原边侧,根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短,迭代控制原边的累加器的输出电压Vo,累加器的输出电压Vo控制电感的峰值电流;在付边侧,根据原边主功率MOS管关断时刻的对应的付边的电感峰值电流,产生开关周期Ts;经过若干开关周期迭代调节产生对应合适稳定的累加器输出电压Vo对应电感峰值电流和开关周期Ts;
随着输出电流参考电平变化,累加器输出电压Vo对应电感峰值电流和开关周期Ts也会发生变化(从而到一个新的状态);累加器的加减除了UPDN外,必须有计数时钟CK,这是由付边的开关周期Ts的上升沿对应的脉冲Tsup产生,此上升沿脉冲Tsup为需要从隔离变换器的付边到原边隔离传输的窄脉冲,此上升沿窄脉冲Tsup的重复周期是开关周期Ts。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的进一步改进:
在原边侧,累加器输出电压Vo控制压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo);压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo)对电容Ct在开关周期Ts内进行充电,电容Ct电压VCt在每个开关周期Ts开始时刻经Tsup窄脉冲控制的开关K放电到零后,以线性自零增加;电容Ct电压VCt的斜率是正比于累加器输出电压Vo;电容Ct电压VCt分别经比较器1和比较器2与预置参考电平VD和VG进行比较;比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2经逻辑电路输出加减逻辑电平UPDN和计数时钟CK,计数时钟CK与开关周期Ts的上升沿脉冲Tsup同相位;累加器的加减操作是计数时钟CK的上升沿时刻的加减逻辑电平UPDN决定的,如果UPDN=”1”,累加器进行加;反之,UPDN=”0”,累加器进行减;
由电容Ct的电压VCt经比较器比较有三种情况:
情况一、VCt<VD,累加器输出电压Vo需要增加,对应逻辑电平UPDN=”1”;
情况二、VD<VCt<VG,累加器输出电压Vo保持不变,对应没有计数时钟CK;
情况三、VG<VCt,累加器输出电压Vo需要减小,对应逻辑电平UPDN=”0”;
每次开关周期Ts,按照如上进行操作;当VD<VCt<VG时,累加器输出电压Vo保持不变,没有计数时钟CK,累加迭代结束;
经过若干开关周期Ts的累加迭代操作,累加器输出电压Vo控制的压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo)对电容Ct充电;在Tsup窄脉冲出现时刻,电容Ct的电压VCt将处于VD<VCt<VG,累加器迭代结束,对应没有计数时钟CK,输出电压Vo保持不变。
说明:VG-VD区间的大小反映允许开关周期变化的范围;正是由于有VG-VD区间,累加器的输出电压Vo可以保持恒定不变,实际输出电流与预定参考输出电流电平的差距可以通过付边电路的开关周期Ts的微调来满足。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的进一步改进:
付边电路中,对给定的Io而言是一个常量,而输出的电感电流IL(t)是随时间的变量;分别由Io控制的受控电流源I2对电容C2充电以及由IL(t)控制的受控电流源I1对电容C1充电,C2和C1的电压自零线性上升;电容C2和C1上电压上升的斜率是正比于电流源I2和I1的瞬时值;在输出电感电流IL(t)大于零的持续时间是Ton,在输出电感电流IL(t)衰减到零,即持续时间Ton结束时,受控电流源I1对电容C1充电结束,电容C1上电压达到本开关周期的最大值VC1max维持不变;而电容C2继续被受控电流源I2充电而线性增加;电容C2和C1上电压经电压比较器3进行比较,在电压比较器3非使能端Ton1=DR&Ton为“0”电平时,即原边主功率MOS管的驱动脉冲Dr和输出电感电流均为零时,电压比较器3的输出比较结果,从而判定C2上电压是否达到C1电压峰值VC1max;
当C2上电压达到C1电压峰值VC1max,电压比较器3输出端由低电平跳变为高电平,而触发窄脉冲发生器P,输出窄脉冲Tsup对应开关周期Ts时刻;窄脉冲Tsup把开关K1和K2导通,把电容C1和C2放电归零而开始下一开关周期;窄脉冲Tsup可以从付边隔离传输到原边得到对应的Tsup去触发原边主功率MOS导通开始下一开关周期;并根据原边的比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2与Tsup经原边的逻辑电路产生对应的UPDN和CK控制累加器进行加或减的操作以调整原边主功率MOS管的峰值电流大小。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的进一步改进:
原边电路根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短(即窄脉冲Tsup的重复周期),增加一个累加器以及相应的逻辑电路,对累加器进行增加或减少的迭代调节;累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流大小,经隔离变压器的匝比Ω得到输出电感的峰值电流ILpeak;当原边主功率MOS管内电流到达累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流Vo/Rs时,原边主功率MOS管截至,隔离变压器的输出电感电流自其峰值电流ILpeak衰减直至为零;
隔离变压器输出电感电流IL(t)的周期平均值ILcycle的表达式是:
ILcycle=0.5×ILpeak×Ton/Ts (1)
ILpeak=Ω×Vo/Rs (2)
式中,Ton是输出电感电流IL(t)持续时间,Ts是本开关周期,ILpeak是本周期的输出电感峰值电流,隔离变压器原付边匝比Ω,累加器输出电压Vo,Rs是原边检测电阻。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的进一步改进:
对应给定的输出电流参考电平而言,如果原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流Ω×Vo/Rs高了,付边向原边传输的开关周期Ts就增加来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平;反之,原边累加器输出电压Vo对应的电感峰值电流低了,付边向原边传输的开关周期Ts就减少来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平。
作为本发明的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法的进一步改进:
原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平的迭代调节的方法之一为:在付边对原边隔离传输控制中,如果只关心开关周期Ts的变化,就把原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平经一时基电路转换为时间与开关周期Ts进行比较来决定原边累加器是增加或减少(时基转换电路如图1所示)。
在本发明中,提出了如何以付边对原边隔离传输高速开关周期信号就可以完成付边对原边隔离控制使得系统的输出电流按照预定的输出电流参考值变化。在本发明实现的付边对原边隔离控制方案中,不需要使用光耦。
本发明具有如下优势:
1.由于只需要传输高速开关周期信号信息而无需低速开关信息而省去光耦。
2.仅仅需要开关周期的上升沿信息可以有更多的选择方案。
3.使用迭代闭环调节的方法来不断地校正对应的开关周期和原边主功率MOS的峰值电流来保证输出平均电流跟随输出电流参考值变化。
附图说明
图1是隔离变换器的付边对原边隔离控制的原边电路图。
图2是隔离变换器的付边对原边隔离控制的付边电路图。
具体实施方式
实施例、一种隔离变换器的付边对原边隔离控制装置,
一、原边电路,如图1所示:
包括累加器(原边累加器)、逻辑电路、压控电流源I、电容Ct、电压比较器1、电压比较器2、开关K等;
电压比较器1的正端与电压比较器2的负端并联后与电容Ct的输出电压端相连,电压比较器1的输出端COMP1以及电压比较器2的输出端COMP2均与逻辑电路的输入端相连;
电压比较器1的负端接参考电平VG,因此,电容Ct上的电压VCt与参考电平VG经电压比较器1比较后输出逻辑电平COMP1给逻辑电路;
电压比较器2的正端接参考电平VD,因此,电容Ct上的电压VCt与参考电平VD经电压比较器2比较后输出逻辑电平COMP2给逻辑电路;
Tsup窄脉冲由外界的开关周期Ts产生,比如是由付边电路产生对应的开关周期Ts来产生这上升沿的Tsup窄脉冲,Tsup窄脉冲分别控制逻辑电路和开关K;开关K的作用是在Tsup窄脉冲持续时间内把电容Ct上电压放电为零。
逻辑电路将接收到的电压比较器1提供的逻辑电平COMP1、电压比较器2提供的逻辑电平COMP2、以及Tsup经过逻辑组合的处理后,输出加减信号UPDN和计数时钟CK给累加器;
逻辑电路为常规的组合逻辑电路,所述逻辑组合的处理具体为:根据电容Ct上电压VCt在Tsup窄脉冲出现时刻的电压值大小输出对应的加减信号UPDN和计数时钟CK。
累加器(原边累加器)输出电压Vo控制压控电流源I;累加器是由常规的数字加减计算器+数模转换器组成;开关K、压控电流源I、电容Ct这三者相并联。
二、付边电路,如图2所示:
包括受控电流源I1、受控电流源I2、电容C1、电容C2、开关K1、开关K2,还包括隔离变压器;开关K1、开关K2受控于输出窄脉冲Tsup;
电压比较器3的输出端与窄脉冲发生器P的输入端相连,窄脉冲发生器P输出窄脉冲Tsup;
受控电流源I2、电容C2、开关K2这三者并联,然后与电压比较器3的正端相连,受控电流源I2对电容C2充电;开关K2在Tsup窄脉冲持续时间内把电容C2上电压放电为零。
受控电流源I1与电容C1、开关K1这三者并联,然后与电压比较器3的负端相连,电流源I1对电容C1充电;开关K1在Tsup窄脉冲持续时间内把电容C1上电压放电为零。
原边电路中的累加器输出电压Vo在原边作为原边主功率MOS管的峰值电流控制电平控制隔离变压器的原边绕组的峰值电流。经过隔离变压器的原付边绕组匝比转换输出对应输出电感电流是IL(t),这输出电感电流IL(t)是随时间变化而变化的。对应不同的拓扑电路结构,这输出电感电流波形有相当不同。例如,对反激式电路拓扑电路而言,输出电流波形随时间变化是:从零电流突然跳变到峰值电流,然后随着时间线性衰减,一直到零。对正激式电路拓扑电路而言,输出电流波形随时间变化是:从零电流随着时间线性增加,直到峰值电流,然后随着时间线性衰减,一直到零。
在图2中,输出电感电流是IL(t)控制受控电流源I1。Io是付边给定的输出电流参考电平,它控制受控电流源I2,以电流值或电压值控制电流源,均为本行业能轻易实现的方式。
电容C1上的电压VC1与电容C2上的VC2经电压比较器3比较,电压比较器3输出给窄脉冲发生器P。窄脉冲发生器P输出窄脉冲Tsup。
本发明的整体设计思路如下:
在本发明付边隔离控制原边的控制中,付边电路负责调节对应的开关周期Ts,而原边电路负责根据对应的开关周期Ts以迭代的方式产生原边的峰值电感电流参考电平。
付边电路可以负责调节对应的逻辑电平的开关周期Ts,也就是说,如果电感峰值电流有所变化的话,可以通过调节开关周期Ts来使得输出平均电流跟随预定输出电流参考电平变化。
付边电路中,对给定的Io而言是一个常量,而输出的电感电流IL(t)是随时间的变量。分别由Io控制的受控电流源I2对电容C2充电以及由IL(t)控制的受控电流源I1对电容C1充电,C2和C1的电压自零线性上升。电容C2和C1上电压上升的斜率是正比于电流源I2和I1的瞬时值。在输出电感电流IL(t)大于零的持续时间Ton内,输出电感电流IL(t)由最大值衰减到零,即持续时间Ton结束时,受控电流源I1对电容C1充电结束,电容C1上电压达到本开关周期的最大值VC1max维持不变。而电容C2在开关周期Ts内持续被受控电流源I2充电而线性增加。电容C2和C1上电压经电压比较器3进行比较,在电压比较器3的非使能端Ton1=DR&Ton,即Ton1的逻辑电平是原边主功率MOS的驱动脉冲逻辑电平Dr与输出电感电流IL(t)大于零的持续时间逻辑电平Ton相或的逻辑电平为“0”电平时,也就是原边主功率MOS管的驱动脉冲Dr和输出电感电流IL(t)均为零时,这电压比较器3才输出比较结果,即开始判定C2上电压是否达到C1电压峰值VC1max。当C2上电压达到C1电压峰值VC1max,电压比较器3输出端由低电平跳变为高电平,而触发窄脉冲发生器P,输出窄脉冲Tsup对应开关周期Ts时刻。这窄脉冲Tsup把开关K1和K2导通,把电容C1和C2放电归零而开始下一开关周期。这窄脉冲Tsup可以从付边隔离传输到原边得到对应的Tsup去触发原边主功率MOS导通,开始下一开关周期;并根据原边的比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2与Tsup经原边逻辑电路产生对应的UPDN和CK控制累加器进行加或减的操作以调整原边主功率MOS管的峰值电流大小。
原边电路根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短,即窄脉冲Tsup的重复周期,增加一个累加器以及相应的逻辑电路(例如,如图1所示),对累加器进行增加或减少的迭代调节。累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流大小,经隔离变压器的匝比Ω得到输出电感的峰值电流ILpeak。当原边主功率MOS管内电流到达累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流Vo/Rs时,原边主功率MOS管截至,隔离变压器的输出电感电流自其峰值电流ILpeak衰减直至为零。这隔离变压器输出电感电流IL(t)的周期平均值ILcycle的表达式是:
ILpeak=Ω×Vo/Rs (1)
ILcycle=0.5×ILpeak×Ton/Ts (2)
式中Ton是输出电感电流IL(t)持续时间,Ts是开关周期,ILpeak是周期内的输出电感峰值电流,隔离变压器原付边匝比Ω,累加器输出电压Vo,Rs是原边检测电阻。
显然对应给定的输出电流参考电平而言,如果原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流Ω×Vo/Rs高了,付边向原边传输的开关周期Ts就增加来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平;反之,原边累加器输出电压Vo对应的电感峰值电流低了,付边向原边传输的开关周期Ts就减少来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平。为了使得系统在合适的电感峰值电流和开关周期Ts下输出的平均电流跟随预定输出电流参考电平变化。本发明就是根据这一原则,这样经过数次迭代调节,使得原边累加器输出电压Vo对应的电感峰值进入一稳定值,输出电流跟随预定输出电流参考电平是由开关周期Ts微调来保证。
原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平的迭代调节有多种方法来实现。在这付边对原边隔离传输控制中,如果只关心开关周期Ts的变化,就把原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平经一时基电路转换为时间与开关周期Ts进行比较来决定原边累加器是增加或减少。时基转换电路如图1所示:
累加器输出电压Vo控制压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo);压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo)对电容Ct在开关周期Ts内进行充电,电容Ct电压VCt在每个开关周期Ts开始时刻经Tsup窄脉冲控制的开关K放电到零后,以线性自零增加;电容Ct电压VCt的斜率是正比于累加器输出电压Vo。电容Ct电压VCt分别经比较器1和比较器2与预置参考电平VD和VG进行比较;比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2经逻辑电路输出加减逻辑电平UPDN和计数时钟CK,计数时钟CK与开关周期Ts的上升沿脉冲Tsup同相位。累加器的加减操作是计数时钟CK的上升沿时刻的加减逻辑电平UPDN决定的,如果UPDN=”1”,累加器进行加;反之,UPDN=”0”,累加器进行减。由电容Ct的电压VCt经比较器比较有三种情况:
1.VCt<VD,累加器输出电压Vo需要增加,对应逻辑电平UPDN=”1”;
2.VG<VCt,累加器输出电压Vo需要减小,对应逻辑电平UPDN=”0”;
3.VD<VCt<VG,累加器输出电压Vo保持不变,对应没有计数时钟CK;
每次开关周期Ts,按照如上进行操作。当VCt满足VD<VCt<VG条件时,没有计数时钟CK,累加器输出电压Vo保持不变,累加迭代结束。
经过若干开关周期Ts的累加迭代操作,累加器输出电压Vo控制的压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo)对电容Ct充电;在Tsup窄脉冲出现时刻,如果电容Ct的电压VCt处于VD<VCt<VG,对应没有计数时钟CK,输出电压Vo保持不变,累加器迭代结束。VG-VD区间的大小反映允许开关周期变化的范围。正是由于有VG-VD区间,累加器的输出电压Vo可以保持恒定不变,实际输出电流与预定参考输出电流电平的差距可以通过付边电路的开关周期Ts的微调来满足。
因此,本发明付边隔离控制原边的方法是:
在原边侧,如图1所示电路,根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短,迭代控制这原边的累加器的输出电压Vo,累加器的输出电压Vo控制电感的峰值电流;在付边侧,根据原边主功率MOS管关断时刻的对应的付边的电感峰值电流,如图2所述的方法产生开关周期Ts;经过若干开关周期迭代调节产生对应合适稳定的累加器输出电压Vo对应输出电感峰值电流和开关周期Ts。当然随着输出电流参考电平变化,这对应合适稳定的累加器输出电压Vo对应电感峰值电流和开关周期Ts也会发生变化,而到一个新的状态。如图1所示,累加器的加减除了UPDN外,必须有计数时钟CK。它是由图2所示的开关周期Ts的上升沿对应的脉冲Tsup产生的。这上升沿脉冲Tsup就是需要从隔离变换器的付边到原边隔离传输的窄脉冲。这上升沿窄脉冲Tsup的重复周期是开关周期Ts。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.隔离变换器的付边对原边隔离控制方法,其特征是:
付边负责调节对应的开关周期Ts,原边负责根据对应的开关周期Ts以迭代的方式产生原边的峰值电感电流参考电平;
在原边侧,根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短,迭代控制原边的累加器的输出电压Vo,累加器的输出电压Vo控制电感的峰值电流;在付边侧,根据原边主功率MOS管关断时刻的对应的付边的电感峰值电流,产生开关周期Ts;经过若干开关周期迭代调节产生对应合适稳定的累加器输出电压Vo对应电感峰值电流和开关周期Ts;
随着输出电流参考电平变化,累加器输出电压Vo对应电感峰值电流和开关周期Ts也会发生变化;累加器的加减操作除了受逻辑电平UPDN的控制外,还受计数时钟CK的控制,这是由付边的开关周期Ts的上升沿对应的脉冲Tsup产生,此上升沿脉冲Tsup为需要从隔离变换器的付边到原边隔离传输的窄脉冲,此上升沿窄脉冲Tsup的重复周期是开关周期Ts。
2.根据权利要求1所述的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法,其特征是:
在原边侧,累加器输出电压Vo控制压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo);压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo)对电容Ct在开关周期Ts内进行充电,电容Ct电压VCt在每个开关周期Ts开始时刻经Tsup窄脉冲控制的开关K放电到零后,以线性自零增加;电容Ct电压VCt的斜率是正比于累加器输出电压Vo;电容Ct电压VCt分别经比较器1和比较器2与预置参考电平VD和VG进行比较;比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2经逻辑电路输出加减逻辑电平UPDN和计数时钟CK,计数时钟CK与开关周期Ts的上升沿脉冲Tsup同相位;累加器的加减操作是计数时钟CK的上升沿时刻的加减逻辑电平UPDN决定的,如果UPDN=“1”, 累加器进行加;反之,UPDN=“0”,累加器进行减;
由电容Ct的电压VCt经比较器比较有三种情况:
情况一、VCt < VD, 累加器输出电压Vo需要增加,对应逻辑电平UPDN=“1”;
情况二、VD < VCt < VG, 累加器输出电压Vo保持不变,对应没有计数时钟CK;
情况三、VG < VCt, 累加器输出电压Vo需要减小, 对应逻辑电平UPDN=“0”;
每次开关周期Ts,按照如上进行操作;当VD < VCt < VG时,累加器输出电压Vo保持不变,没有计数时钟CK,累加迭代结束;
经过若干开关周期Ts的累加迭代操作,累加器输出电压Vo控制的压控电流源Ⅰ的输出电流Ic(Vo) 对电容Ct充电;在Tsup窄脉冲出现时刻,电容Ct的电压VCt将处于VD < VCt <VG, 累加器迭代结束,对应没有计数时钟CK,输出电压Vo保持不变;
付边电路中,对给定的Io而言是一个常量,而输出的电感电流IL(t)是随时间的变量;累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流大小,输出电压Vo经隔离变压器后得到器输出电感电流IL(t);分别由Io控制的受控电流源I2对电容C2充电以及由IL(t)控制的受控电流源I1对电容C1充电,C2和C1的电压自零线性上升;电容C2和C1上电压上升的斜率是正比于电流源I2和I1的瞬时值;在输出电感电流IL(t)大于零的持续时间是Ton,在输出电感电流IL(t)衰减到零,即持续时间Ton结束时,受控电流源I1对电容C1充电结束,电容C1上电压达到本开关周期的最大值VC1max维持不变;而电容C2继续被受控电流源I2充电而线性增加;电容C2和C1上电压经电压比较器3进行比较,在电压比较器3非使能端Ton1=DR&Ton为“0”电平时, 即原边主功率MOS管的驱动脉冲DR和输出电感电流均为零时,电压比较器3的输出比较结果, 从而判定C2上电压是否达到C1电压峰值VC1max;
当C2上电压达到C1电压峰值VC1max,电压比较器3输出端由低电平跳变为高电平,而触发窄脉冲发生器P,输出窄脉冲Tsup对应开关周期Ts时刻;窄脉冲Tsup把开关K1和K2导通,把电容C1和C2放电归零而开始下一开关周期;窄脉冲Tsup可以从付边隔离传输到原边得到对应的Tsup去触发原边主功率MOS导通开始下一开关周期;并根据原边的比较器1和比较器2的输出COMP1和COMP2与Tsup经原边的逻辑电路产生对应的UPDN和CK控制累加器进行加或减的操作以调整原边主功率MOS管的峰值电流大小。
3.根据权利要求1或2所述的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法,其特征是:
原边电路根据付边向原边隔离传输的开关周期Ts长短,增加一个累加器以及相应的逻辑电路,对累加器进行增加或减少的迭代调节;累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流大小,经隔离变压器的匝比Ω得到输出电感的峰值电流ILpeak; 当原边主功率MOS管内电流到达累加器的输出电压Vo对应原边主功率MOS管的峰值电流Vo/Rs时,原边主功率MOS管截止, 隔离变压器的输出电感电流自其峰值电流ILpeak衰减直至为零;
隔离变压器输出电感电流IL(t)的周期平均值ILcycle的表达式是:
ILcycle=0.5×ILpeak×Ton/Ts (1)
ILpeak=Ω×Vo/Rs (2)
式中,Ton是输出电感电流IL(t)大于零的持续时间,Ts是本开关周期,ILpeak是本周期的输出电感峰值电流,隔离变压器原付边匝比Ω,累加器输出电压Vo, Rs是原边检测电阻。
4.根据权利要求3所述的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法,其特征是:
对应给定的输出电流参考电平而言,如果原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流Ω×Vo/Rs高了,付边向原边传输的开关周期Ts就增加来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平;反之,原边累加器输出电压Vo对应的电感峰值电流低了,付边向原边传输的开关周期Ts就减少来使得实际输出电流跟随输出电流参考电平。
5.根据权利要求4所述的隔离变换器的付边对原边隔离控制方法,其特征是:
原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平的迭代调节的方法之一为:在付边对原边隔离传输控制中,如果只关心开关周期Ts的变化,就把原边累加器输出电压Vo对应的输出电感峰值电流参考电平经一时基电路转换为时间与开关周期Ts进行比较来决定原边累加器是增加或减少。
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