CN113258796A - 一种交流-直流的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种交流‑直流的控制方法，辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块；一次侧控制模块根据第一采样信号调控一次绕组的输出功率；二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块；一次侧控制模块从隔离通讯模块接收并根据第二采样信号调整一次绕组的发射功率或使自己进入微功耗模式；方法通过优化传统的控制逻辑，在输出不需要增加功率的情况下，减小一次侧控制模块控制一次绕组的发射功率，降低隔离通讯模块的静态电流，降低系统待机功耗。并且在一次侧控制模块中加入微功耗模式，在系统处于微功耗模式下的待机功耗进一步降低到数十毫瓦水平。
Description
技术领域
本发明涉及交流直流功率转换领域，特别是涉及一种交流-直流的控制方法。
背景技术
交流直流转换系统是种能够将交流输入电压转换成平稳直流压输出电压的一种系统，该系统可以应用在各种需要将交流电压转换为直流电压供电的场景。近年来，为了满足各种节能规范对待机功耗的要求，运用各种节能方法的交流直流检测控制方法的系统纷纷问世，系统待机功耗从几百毫瓦逐年降低。传统的降低系统待机功耗的方法大约分为两类：一类是降低系统正常工作时的静态电流，如设计并使用低功耗控制芯片、减少待机时开关管的开关次数等；另一类是简化系统架构，如原边反馈技术等。上述两类方法是在牺牲系统控制速度和精度的基础之上实现的，如低静态功耗的控制芯片的响应速度缓慢，原边反馈技术架构对输出电压的精度控制差等。此外，上述两种方法在进一步降低待机功耗的效果在一定程度上会受到客观限制，如系统架构无法继续简化、控制芯片工作电流无法进一步降低等。
发明内容
基于此，有必要针对目前的交流-直流转换系统待机功耗过高问题提供一种交流-直流的控制方法。
一种交流-直流的控制方法，包括：
辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块；
一次侧控制模块根据第一采样信号调控一次绕组的输出功率；
二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块；
一次侧控制模块从隔离通讯模块接收并根据第二采样信号调整一次绕组的发射功率或使自己进入微功耗模式；
所述隔离通讯模块、所述一次绕组和所述辅助绕组分别连接所述一次侧控制模块，所述二次侧控制模块连接隔离通讯模块，所述二次侧控制模块连接所述二次绕组后的整流模块；所述辅助绕组和所述二次绕组分别与所述一次绕组电磁耦合。
在一个实施例中，二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，当二次绕组后的整流模块输出电压需要增加时，二次侧控制模块增大第二采样信号的占空比；当二次绕组后的整流模块输出电压需要减少时，二次侧控制模块减小第二采样信号的占空比。
在一个实施例中，二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，二次侧控制模块检测二次绕组后的整流模块输出电压高于系统预设的第一参考电压一定比例，且低于系统预设的微功耗模式电压时，二次侧控制模块即将第二采样信号的周期升高至系统预设的第一周期、将第二采样信号的占空比降低至系统预设的第一占空比。
在一个实施例中，二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，二次侧控制模块检测二次绕组后的整流模块输出电压高于系统预设的微功耗模式电压时，二次侧模块即将第二采样信号置为低电平或零。
在一个实施例中，一次侧控制模块从隔离通讯模块接收并根据第二采样信号调整一次绕组的发射功率或使自己进入微功耗模式，当一次侧控制模块接收到的第二采样信号的占空比减小时，一次侧控制模块降低一次绕组的发射功率；当一次侧控制模块接收到的第二采样信号的占空比增加时，一次侧控制模块升高一次绕组的发射功率；当一次侧控制模块接收到的第二采样信号为持续的低电平或零一段时间后，一次侧控制模块控制一次绕组停止发射功率，并降低自身静态电流，进入微功耗模式。
在一个实施例中，辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块，第一采样信号为模拟电压信号，其幅度与二次绕组后的整流模块输出电压成比例且变化相位相同；辅助绕组到一次侧控制模块的连接方式为直接连接或电阻连接或电阻分压连接。
在一个实施例中，一次侧控制模块根据第一采样信号调控一次绕组的输出功率，一次侧控制模块通过检测第一采样信号来判断二次绕组后的整流模块输出电压是否达到预设的第一输出电压：达到前，一次侧控制模块按照其预设的第一发射功率控制一次绕组发射功率；达到后，一次侧控制模块根据从隔离通讯模块接收的第二采样信号控制一次绕组的发射功率。
在一个实施例中，二次侧控制模块集成到连接在二次绕组后的模块中。
在一个实施例中，隔离通讯模块为电容隔离式通讯器件或电磁隔离式通讯器件或光电隔离式通讯器件。
在一个实施例中，二次侧控制模块通过内部的电源保持电路和输入电容时刻保持其输入电压，以此来保持其对二次绕组后的整流模块输出电压的采样反馈能力；所述电源保持电路包括被动保持和主动保持：被动保持是将单向导通器件正向跨接在直流输出和二次侧控制模块输入电容之间；主动保持是将开关器件跨接在二次绕组后的整流模块直流输出和二次侧控制模块输入电容之间，并通过检测二次绕组后的整流模块直流输出与二次侧控制模块输入之间的电压关系来控制开关器件：二次绕组后的整流模块输出电压低于二次侧控制模块输入电压时断开开关，高于或等于二次侧控制模块输入电压时闭合开关。
附图说明
图1为一实施例的交流-直流控制方法流程示意图；
图2为一实施例的交流-直流控制方法结构示意图；
图3为另一实施例的交流-直流控制方法结构示意图；
图4为一实施例的集成二次侧控制模块结构示意图；
图5为另一实施例的集成二次侧控制模块结构示意图；
图6为一实施例的一次侧模块检测辅助绕组电压结构示意图；
图7为一实施例的隔离通讯模块结构原理示意图；
图8为一实施例的二次测模块内部电源保持保持电路结构示意。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
请参阅图1，一种交流-直流的控制方法，包括步骤S100、步骤S101、步骤S102和步骤S103。
步骤S100，辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块。
具体地，请结合参阅图2，辅助绕组600通过电磁耦合的方式与一次绕组400和二次绕组500连接在一起，在辅助绕组600和二次绕组500的匝数比固定的情况下，二次绕组500经过整流模块700整流后的直流电压与辅助绕组600整流后的直流电压大小成比例，变化方向相同，因此，辅助绕组600可以粗略采样二次绕组500经过整流模块700整流后的直流输出电压，并通过直接连接或电阻连接或电阻分压连接的方式将采样电压，即第一采样信号反馈到一次侧控制模块100。
步骤S101，一次侧控制模块根据第一采样信号调控一次绕组的输出功率。
具体地，请结合参阅图2，一次侧控制模块100接收第一采样信号，并判断二次绕组500经过整流模块700整流后的直流输出电压是否达到第一输出电压，达到以前，一次侧控制模块100按照其预设的第一发射功率控制一次绕组400发射功率，二次绕组500接收来自一次绕组400的发射的功率后经过整流模块700整流并输出，整流模块700输出电压随之升高。
步骤S102，二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块。
具体地，请结合参阅图2，二次侧控制模块200直接检测二次绕组500后的整流模块700输出电压，并与系统预设值比较，当输出电压低于系统预设值时，说明输出功率需要增加，二次侧控制模块200即发送包含增加输出功率的第二采样信号到隔离通讯模块300；当输出电压高于系统预设值时，说明输出功率需要减少，二次侧控制模200块即发送包含减少输出功率的第二采样信号到隔离通讯模块300。
步骤S103，一次侧控制模块从隔离通讯模块接收并根据第二采样信号调整一次绕组的发射功率或使自己进入微功耗模式。
具体地，请结合参阅图2，一次侧控制模块100根据隔离通讯模块300接收到的第二采样信号来增加或减少一次绕组400的发射功率，从而调整二次绕组500后的整流模块700的输出功率；同样也会根据第二采样信号来进入微功耗模式。
上述方法步骤在二次绕组500后的整流模块700的输出功率不需要增加时，通过控制逻辑和微功耗模式大幅度降低系统整体待机功耗。
在一个实施例中，参考图3，二次侧控制模块200采样二次绕组500后的整流模块700的输出功率信息，并据此控制其施加在隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流发送第二采样信号：当二次绕组500后的整流模块700的输出功率需要增加时，二次侧控制模块200即按比例增大隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流的占空比，即增大第二采样信号的占空比；当二次绕组500后的整流模块700的输出功率需要减少时，二次侧控制模块200即按比例减小隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流的占空比，即减小第二采样信号的占空比。
上述方法由于二次绕组500后的整流模块700的输出功率是否需要增加和隔离通讯模块发射单元301数字电压或数字电流的占空比增加或减少的变化是同方向，可以在二次绕组500后的整流模块700的输出不需要增加功率的情况下进一步减少系统的电流消耗，基于此控制逻辑从而实现更低的待机功耗。
在一个实施例中，参考图3，二次侧控制模块200检测二次绕组500后的整流模块700的输出电压高于系统预设的第一参考电压一定比例，且仍然低于系统预设的微功耗模式电压时：二次侧控制模块200将隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流的周期升高至系统预设的第一周期、占空比降低至系统预设的第一占空比，即将第二采样信号的周期升高至系统预设的第一周期、占空比降低至系统预设的第一占空比。
二次侧控制模块100通过这种改变第二采样信号开关周期和开关占空比的方式，可以在二次绕组500后的整流模块700的输出不需要增加功率的情况下进一步减少系统的电流消耗，基于此控制逻辑从而实现更低的待机功耗。
在一个实施例中，参考图3，二次侧控制模块200检测二次绕组500后的整流模块700的输出电压高于系统预设的微功耗模式电压时：二次侧控制模块200将隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流置为低电平或零，即将第二采样信号置为低电平或零。
二次侧控制模块100通过将隔离通讯模块发射单元301的数字电压或数字电流置为低电平或零，可以在二次绕组500后的整流模块700的输出不需要增加功率的情况下进一步减少系统的电流消耗，基于此控制逻辑从而实现更低的待机功耗。
在一个实施例中，参考图3，一次侧控制模块100根据隔离通讯模块接收单元302接收到的第二采样信号的占空比的变化对一次绕组400的发射功率进行控制：当接收到的第二采样信号的占空比减小时，表明二次绕组500后的整流模块700的输出的功率需要减少，一次侧控制模块100即控制降低一次绕组400的发射功率；当接收到的第二采样信号的占空比增大时，表明二次绕组500后的整流模块700的输出的功率需要增加，一次侧控制模块100即控制增加一次绕组400的发射功率；当接收到的第二采样信号为低电平或零一段时间后，一次侧控制模块100即控制一次绕组400停止发射功率，并且降低自身静态电流，进入微功耗模式。
由于二次绕组500后的整流模块700的输出的功率是否需要增加和隔离通讯模块接收单元302接收到的第二采样信号的占空比增加减少变化是同方向，可以在二次绕组500后的整流模块700的输出不需要增加功率的情况下减少系统的电流消耗，基于此控制逻辑从而实现更低的待机功耗；除此以外，一次侧控制模块100会根据第二采样信号进入微功耗模式，进一步降低系统的待机功耗。
在一个实施例中，参考图6，一次侧控制模块100检测辅助绕组600反馈的第一采样信号，辅助绕组600(非GND端)到一次侧控制模块100检测端的连接是电阻分压连接602、直接连接601或电阻连接603。不同的检测组合方式提高了检测的灵活性和降低芯片的静态功耗。
在一个实施例中，参考图3，一次侧控制模块100通过实时检测辅助绕组600反馈的第一采样信号来判断二次绕组500后的整流模块700的输出电压是否达到预设的第一输出电压：在二次绕组500后的整流模块700的输出电压未达到其预设第一输出电压时，一次侧控制模块100按照预设第一发射功率控制一次绕组400发射功率；达到后，一次侧控制模块100根据隔离通讯模块接收单元302接收到的第二采样信号占空比的变化对一次绕组400的发射功率进行控制。
采用上述种反馈控制方式，既实现了系统在异常状态下二次绕组500后的整流模块700的输出电压的初步建立，又实现了在系统正常工作时对二次绕组后500的整流模块700的输出电压的精确控制。
在一个实施例中，请参考图4，图5，二次侧控制模块200集成到直接连接或间接连接在二次绕组500后的任何模块中：如将上述二次侧控制模块200集成到二次测同步整流模块700，或将上述二次侧控制模块200集成到二次测直流降压模块800中。
将二次侧控制模块200集成到二次绕组500后的模块中，可以在提高控制精度的同时，进一步降低系统待机功耗。
在一个实施例中，请参考图7，隔离通讯模块300为电容隔离式通讯器件3001，如：电容式数字隔离器；或为电磁隔离式通讯器件3002，如：电磁式数字隔离器；或为光电隔离式通讯器件3003，如：光耦等。
使用数字式的隔离器件可以在保证有效的电气隔离的前提下，大幅减小系统的工作电流，从而降低系统待机功耗。
在一个实施例中，参考图8，二次侧控制模块200通过内部的电源保持电路201和输入电容202时刻保持其输入电压，以此来保持在二次绕组500后的整流模块700的输出电压在建立后突然跌落时，二次侧控制模块200对二次绕组500后的整流模块700的输出电压的采样反馈能力；二次侧控制模块200的电源保持电路201分为主动保持和被动保持：被动保持是将单向导通器件2011，如二极管等，正向跨接在二次绕组500后的整流模块700的输出和模块输入电容202之间；主动保持是将开关器件2012，如继电器、MOS管等，跨接在二次绕组500后的整流模块700的输出和模块输入电容202之间，并通过检测二次绕组500后的整流模块700的输出与模块输入C的电压之间的关系来控制开关器件：在二次绕组500后的整流模块700的输出电压低于模块输入C的电压时断开开关，高于模块输入电压时闭合开关。
此功能防止一次侧模块100在进入微功耗模式后，由于二次绕组500后的整流模块700的输出突然跌落导致一次侧控制模块100不能正常退出微功耗模式。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的若干种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种交流-直流的控制方法，其特征在于，包括：
辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块；
所述一次侧控制模块根据所述第一采样信号调控所述一次绕组的输出功率；
所述二次侧控制模块对所述二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块；
所述一次侧控制模块获取所述第二采样信号，并根据所述第二采样信号调整所述一次绕组的发射功率，或根据所述第二采样信号进入微功耗模式；
所述隔离通讯模块、所述一次绕组和所述辅助绕组分别连接所述一次侧控制模块，所述二次侧控制模块连接隔离通讯模块，所述二次侧控制模块连接所述二次绕组后的整流模块；所述辅助绕组和所述二次绕组分别与所述一次绕组电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，包括：二次侧控制模块发送的第二采样信号为数字信号；当二次绕组后的整流模块输出电压需要增加时，二次侧控制模块增大第二采样信号的占空比；当二次绕组后的整流模块输出电压需要减少时，二次侧控制模块减小第二采样信号的占空比。
3.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，包括：二次侧控制模块检测二次绕组后的整流模块输出电压高于系统预设的第一参考电压一定比例，且低于系统预设的微功耗模式电压时，二次侧控制模块即将第二采样信号的周期升高至系统预设的第一周期、将第二采样信号的占空比降低至系统预设的第一占空比。
4.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述二次侧控制模块对二次绕组后的整流模块输出电压采样，并发送第二采样信号到隔离通讯模块，包括：二次侧控制模块检测二次绕组后的整流模块输出电压高于系统预设的微功耗模式电压时，二次侧模块即将第二采样信号置为低电平或零。
5.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述一次侧控制模块从隔离通讯模块接收并根据第二采样信号调整一次绕组的发射功率或使自己进入微功耗模式，包括：当一次侧控制模块接收到的第二采样信号的占空比减小时，一次侧控制模块降低一次绕组的发射功率；当一次侧控制模块接收到的第二采样信号的占空比增加时，一次侧控制模块升高一次绕组的发射功率；当一次侧控制模块接收到的第二采样信号为持续的低电平或零一段时间后，一次侧控制模块控制一次绕组停止发射功率，并降低自身静态电流，进入微功耗模式。
6.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述辅助绕组对二次绕组后的整流模块输出电压采样并反馈第一采样信号到一次侧控制模块，包括：第一采样信号为模拟电压信号，其幅度与二次绕组后的整流模块输出电压成比例且变化相位相同；辅助绕组到一次侧控制模块的连接方式为直接连接或电阻连接或电阻分压连接。
7.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述一次侧控制模块根据第一采样信号调控一次绕组的输出功率，包括：一次侧控制模块通过检测第一采样信号来判断二次绕组后的整流模块输出电压是否达到预设的第一输出电压：达到前，一次侧控制模块按照其预设的第一发射功率控制一次绕组发射功率；达到后，一次侧控制模块根据从隔离通讯模块接收的第二采样信号控制一次绕组的发射功率。
8.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述二次侧控制模块集成到连接在二次绕组后的模块中。
9.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述隔离通讯模块为电容隔离式通讯器件或电磁隔离式通讯器件或光电隔离式通讯器件。
10.根据权利要求1所述的交流-直流的控制方法，其特征在于，所述二次侧控制模块通过内部的电源保持电路和输入电容时刻保持其输入电压，以此来保持其对二次绕组后的整流模块输出电压的采样反馈能力；所述电源保持电路包括被动保持和主动保持：被动保持是将单向导通器件正向跨接在直流输出和二次侧控制模块输入电容之间；主动保持是将开关器件跨接在二次绕组后的整流模块直流输出和二次侧控制模块输入电容之间，并通过检测二次绕组后的整流模块直流输出与二次侧控制模块输入之间的电压关系来控制开关器件：二次绕组后的整流模块输出电压低于二次侧控制模块输入电压时断开开关，高于或等于二次侧控制模块输入电压时闭合开关。
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2021
- 2021-05-12 CN CN202110526029.3A patent/CN113258796B/zh active Active
Patent Citations (6)
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Address after: 214142 a1-704, Tian'an smart city, No. 228, Linghu Avenue, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Xintan Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 214142 a1-704, Tian'an smart city, No. 228, Linghu Avenue, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Applicant before: WUXI LIEJIN SEMICONDUCTOR CO.,LTD. |
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Denomination of invention: A Control Method of AC DC Granted publication date: 20240130 Pledgee: Wuxi Xinwu sub branch of Agricultural Bank of China Ltd. Pledgor: Jiangsu Xintan Microelectronics Co.,Ltd. Registration number: Y2024980019446 |
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