CN113285602A - 一种固定导通时间的反激式转换器及控制方法 - Google Patents

一种固定导通时间的反激式转换器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固定导通时间的反激式转换器及控制方法,属于转换电路技术领域。本发明中,当反激式转换器处于开关导通阶段时,根据栅极开关的栅极电压以及反激式转换器的输入电压,采用变压器初级侧的初级侧控制器进行相应处理得到一第二控制信号,通过该第二控制信号控制栅极开关断开,使得反激式转换器进入开关断开阶段;当反激式转换器处于开关断开阶段时,变压器次级侧的次级侧控制器根据次级侧的输出电压和输出电流向初级侧控制器发送一第一控制信号,从而控制栅极开关导通,使得反激式转换器进入开关导通阶段。上述技术方案的有益效果是:降低了计算复杂度,也不需要设置消隐时间,使得反激式转换器能适用于高开关频率的场景中。

Description

一种固定导通时间的反激式转换器及控制方法
技术领域
本发明涉及转换电路技术领域,尤其涉及一种固定导通时间控制的反激式转换器。
背景技术
反激式转换器(Flyback Converter)属于开关电源中的一种,反激式转换器可以在输入级和输出级之间提供绝缘隔离,因此被广泛应用在交流转直流(AC/DC)的电流切换场景中。
反激式转换器的工作过程主要分为两个阶段,即开关闭合导通阶段和开关断开阶段。
在开关闭合导通阶段,反激式转换器的变压器初级侧的初级线圈(Primary Coil)被直接连接在输入电压上,初级线圈中的电流和变压器磁芯中的磁场增加,在磁芯中储存能量。此时在变压器次级侧的次级线圈(Secondary Coil)中产生的电压是反向的,因此使得二极管处于反偏状态而不能导通。此时,由次级线圈侧的电容向负载提供电压和电流。
在开关断开阶段,初级线圈中的电流为0,同时磁芯中的磁场开始下降。此时在次级线圈上感应出正向电压,次级线圈侧的二极管处于正偏状态而被导通,导通的电流流入次级线圈侧的电容和负载中,也就是磁芯中存储的能量被转移至电容和负载中。
上述两个阶段循环执行,从而构成了反激式转换器的整个工作过程。
现有技术中,应用于AC/DC场景中的反激式转换器,其结构通常如图1中所述,初级侧控制器1(Primary Controller)主要负责控制栅极开关的导通和断开。次级侧控制器2(Secondary Controller)主要负责导通时间TON的计算以及导通/断开指令的发送,初级侧控制器和次级侧控制器之间通过隔离器3(Isolator)传输信号。在如图1中所示的电路中,次级侧控制器2通过一路线路向初级侧控制器1传输开关导通的指令信号,以及通过另一路线路向初级侧控制器1传输开关断开的指令信号。
基于上述工作过程,此类反激式转换器的导通时间的控制方式存在明显的缺陷:
首先,由于所有的指令计算和发送均由次级侧控制器2完成,次级侧控制器2很难直接检测到初级侧的输入电压等相关信息,这会提升次级侧控制器2的计算复杂度,并且次级侧控制器2需要透过电阻连接至次级线圈来检测初级侧的输入电压等相关信息,但是这个电阻与次级侧控制器2的引脚的寄生电容呈现RC时间延迟的效应,从而影响到系统中的同步整流器中的检测信号的波形,进而使得同步整流器延迟导通,降低同步整流器的效率。美国专利US9577543B2公开了一种固定导通时间的隔离式转换器,该转换器采用次级侧控制器来控制整个转换器的开关导通时间,其中同样存在有此类缺陷。
其次,由于次级侧控制器2计算之后再将开关指令发送至初级侧控制器1,这不可避免地会出现传输过程中的信号误差,因此在此类反激式转换器中需要额外设置开关导通/断开的消隐时间(Blanking Time)来排除传输错误导致的错误的开关指令,这使得此类反激式转换器无法应用于高开关频率的场景中。美国专利US9755529B2公开了一种反激式转换器,该转换器采用次级侧控制器来控制整个转换器的开关导通时间,其中同样存在有此类缺陷。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题,现提供一种固定导通时间的反激式转换器及控制方法的技术方案,旨在采用初级侧控制器实现导通时间的计算和控制过程,降低计算复杂度的同时不需要再设置开关导通/断开的消隐时间,使得反激式转换器能够适用于高开关频率的场景中。
上述技术方案具体包括:
一种固定导通时间的反激式转换器,所述反激式转换器的变压器初级侧的初级线圈的一端连接所述反激式转换器的输入端,另一端连接一栅极开关的漏极,所述栅极开关的一栅极连接一初级侧控制器,所述栅极开关作为所述反激式转换器的开关;
所述反激式转换器的变压器次级侧的次级线圈的一端经一二极管连接所述反激式转换器的输出端,另一端连接一次级侧的参考地电位,一次级侧控制器耦合到所述变压器次级侧并根据所述反激式转换器的输出端的输出产生一第一控制信号;
所述初级侧控制器通过一隔离器与所述次级侧控制器连接;
其中,所述初级侧控制器包括:
接收单元,通过所述隔离器与所述次级侧控制器连接,并通过所述隔离器接收所述次级侧控制器产生的所述第一控制信号,所述接收单元输出所述第一控制信号作为导通触发信号;
驱动单元,耦合接收所述第一控制信号,并输出一栅极控制信号控制所述栅极开关导通;
第一控制单元,接收所述驱动单元输出的所述栅极控制信号,并在一固定导通时间后,输出一第二控制信号耦合到所述驱动单元,作为断开出发信号,以触发所述驱动单元输出一栅极控制信号控制所述栅极开关断开。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一控制单元的第一输入端连接一第一电压端,所述第一控制单元的第二输入端连接所述栅极开关的栅极,所述第一控制单元根据所述第一电压端的第一电压以及所述栅极开关的栅极电压处理得到所述第二控制信号,所述第一电压端的第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
优选的,该反激式转换器,其中,所述初级侧控制器还包括一触发器,所述第一控制单元的输出端连接所述触发器的置零端,所述接收单元的输出端连接所述触发器的置位端,所述触发器的输出端通过所述驱动单元连接至所述栅极开关的栅极;
当所述接收单元向所述触发器的置位端输出所述第一控制信号时,所述驱动单元驱动所述栅极开关导通;以及
当所述第一控制单元向所述触发器的置零端输出所述第二控制信号时,所述驱动单元驱动所述栅极开关断开;
当所述栅极开关导通时,所述第一控制单元根据所述第一电压处理得到并输出所述第二控制信号;以及
当所述栅极开关断开时,所述第一控制单元不输出所述第二控制信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述反激式转换器工作于断续模式下;
所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第一节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于将流经所述第一放大模块的电流或电压放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的输出端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述第二控制信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述反激式转换器工作于连续模式下;
所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第二节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于将流经所述第一放大模块的电流或电压放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
参考模块,所述参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,所述参考模块的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述参考模块用于根据输入至所述参考模块的电压进行放大处理后输出;
所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的输出端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述第二控制信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
所述参考电阻具有一预定阻值,所述设定电流端具有一预定的输入电流;
所述参考模块包括:
放大器,所述放大器的输入端作为所述参考模块的输入端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
优选的,该反激式转换器,其中,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
在所述设定电流端和所述参考模块的输入端之间设置一开关,所述开关初始处于闭合导通状态,当设置好所述设定电流端的输入电流后,断开所述开关;
所述参考模块进一步包括:
数模转换器,所述数模转换器的输入端作为所述参考模块的输入端,在断开所述开关后,所述数模转换器用于锁住所述设定电流端传递的输入电压;
放大器,所述放大器的输入端连接所述数模转换器的输出端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端通过一第一电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述连接节点与接地端之间。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端通过一第一电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述连接节点与接地端之间。
优选的,该反激式转换器,其中,所述反激式转换器能够工作于断续模式下,也能够工作于连续模式下;
则所述第一控制单元进一步包括:
第一控制模块,所述第一控制模块的输入端连接所述第一电压端;
第二控制模块,所述第二控制模块的输入端连接所述第一电压端;
判断模块,所述判断模块的两个输入端分别连接所述第一控制模块的输出端以及所述第二控制模块的输出端,所述判断模块的输出端作为所述第一控制单元的输出端;
当所述第一控制模块或者所述第二控制模块输出一预定信号时,所述判断模块输出所述第一控制信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一控制模块包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第一节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于将流经所述第一放大模块的电流或电压放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
所述第一比较器的输出端连接所述判断单元的输入端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述预定信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第二控制模块包括:
第二放大模块,所述第二放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第二放大模块的输出端通过一第二节点连接一第二比较器的正相输入端,所述第二放大模块用于将流经所述第二放大模块的电流或电压放大一第三预定倍数输出;
第二场效应管,所述第二场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第二场效应管的漏极通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,所述第二场效应管的源极接地;
第二电容,所述第二电容的一端通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,另一端接地;
第二参考端,所述第二参考端连接所述第二比较器的反相输入端,用于提供一第二参考电压;
参考模块,所述参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,所述参考模块的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,所述参考模块用于根据输入至所述参考模块的电压进行放大处理后输出;
所述第二比较器的输出端连接所述判断单元的输入端;
当所述第二比较器的正相输入端的电压值大于所述第二参考电压时,所述第二比较器的输出端输出所述预定信号。
优选的,该反激式转换器,其中,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
所述参考电阻具有一预定阻值,所述设定电流端具有一预定的输入电流;
所述参考模块包括:
放大器,所述放大器的输入端作为所述参考模块的输入端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
优选的,该反激式转换器,其中,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
在所述设定电流端和所述参考模块的输入端之间设置一开关,所述开关初始处于闭合导通状态,当设置好所述设定电流端的输入电流后,断开所述开关;
所述参考模块进一步包括:
数模转换器,所述数模转换器的输入端作为所述参考模块的输入端,在断开所述开关后,所述数模转换器用于锁住所述设定电流端传递的输入电压;
放大器,所述放大器的输入端连接所述数模转换器的输出端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端通过一第一电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端还通过一第三电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一第一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述第一连接节点与接地端之间;
所述第一电压端和所述第三电阻之间具有一第二连接节点;
所述反激式转换器还包括一第四电阻,所述第四电阻连接在所述第二连接节点与接地端之间。
优选的,该反激式转换器,其中,所述第一电压端通过一第一电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一第一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述第一连接节点与接地端之间;
所述第一电压端还通过一第三电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第三电阻之间具有一第二连接节点;
所述反激式转换器还包括一第四电阻,所述第四电阻连接在所述第二连接节点与接地端之间。
优选的,该反激式转换器,其中,所述次级侧控制器进一步包括:
第二控制单元,所述第二控制单元的第一输入端用于检测所述次级线圈的输出电压,所述第二控制单元的第二输入端用于检测所述次级线圈的输出电流,所述第二控制单元用于根据所述次级线圈的输出电压和输出电流处理得到所述第一控制信号并输出;
传输单元,所述传输单元的输入端连接所述第二控制单元的输出端,所述传输单元的输出端连接所述隔离器,所述传输单元用于将所述第二控制单元输出的所述第一控制信号通过所述隔离器发送至所述初级侧控制器中的所述接收单元。
一种反激式转换器的固定导通时间的控制方法,其中,应用于上述的反激式转换器;
所述控制方法包括:
所述次级侧控制器检测次级线圈的输出回路并产生一第一控制信号,所述次级侧控制器通过所述隔离器将所述第一控制信号发送至所述接收单元,所述接收单元将所述第一控制信号发送至所述触发器的置位端,所述驱动单元根据所述触发器输出的信号驱动所述栅极开关导通;
当所述栅极开关被导通后,所述第一控制单元根据所述第一电压端的第一电压以及所述栅极开关的栅极电压处理得到所述第二控制信号并发送至所述触发器的置零端,所述驱动单元根据所述触发器输出的信号驱动所述栅极开关断开;
所述控制方法循环执行,从而以固定导通时间来控制所述反激式转换器的运行状态。
上述技术方案的有益效果为:
1)采用初级侧控制器执行反激式转换器的导通时间的计算和控制过程,便于获取输入电压等相关信息,降低了计算复杂度,减少了初级侧控制器和次级侧控制器之间的传输线路连接,也不会影响到系统中的同步整流器的检测。
2)采用初级侧控制器执行反激式转换器的导通时间的计算和控制过程,不需要担心传输错误导致的错误的开关指令的问题,因此不需要在系统中设置开关导通/断开的消隐时间,使得反激式转换器能够适用于高开关频率的场景中。
附图说明
图1是现有技术中的反激式转换器的电路示意图;
图2是本发明中的反激式转换器的总体电路框图;
图3-4是本发明的实施例一中,反激式转换器的电路示意图;
图5-6是本发明的实施例二中,反激式转换器的电路示意图;
图7是本发明的实施例三中,反激式转换器的电路示意图;
图8-9是本发明的实施例四中,反激式转换器的电路示意图;
图10是本发明的实施例五中,反激式转换器的电路示意图;
图11是本发明的实施例六中,反激式转换器的电路示意图;
图12-13是本发明的实施例七中,反激式转换器的电路示意图;
图14是本发明的实施例八中,反激式转换器的电路示意图;
图15-16是本发明的实施例九中,反激式转换器的电路示意图;
图17是本发明的实施例十中,反激式转换器的电路示意图;
图18是本发明的实施例十一中,反激式转换器的控制方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
本发明中,基于现有技术中存在的上述问题,现提供一种固定导通时间的反激式转换器,该反激式转换器的大体电路框架如图2中所示,该反激式转换器的变压器初级侧的初级线圈P的一端连接反激式转换器的输入端VIN,另一端通过一栅极开关G接地。栅极开关的一栅极连接一初级侧控制器A的输出端,接收初级侧控制器A输出的栅极控制信号(GATE),控制栅极开关G作为所述反激式转换器开关的导通和断开。反激式转换器的变压器次级侧的次级线圈S的一端直接或经一二极管连接反激式转换器的输出端VO,另一端连接一次级侧参考地电位。一次级侧控制器B藕合到次级侧以获取该反激式转换器的输出信息,并产生一第一控制信号。其中初级侧控制器A包括第一控制单元A1,接收单元A2和驱动单元A3。接收单元A2的一输入端通过一隔离器C与次级侧控制器B连接,并通过隔离器C接收次级侧控制器B发送的第一控制信号;接收单元A2的一输出端输出第一控制信号并藕合到驱动单元A3,作为导通触发信号(Trigger-on)以触发驱动单元A3输出栅极控制信号控制栅极开关G导通。初级侧控制器A的第一控制单元A1同时接收驱动单元A3输出的栅极导通信号,并在一固定导通时间TON之后,输出一第二控制信号并藕合到驱动单元A3,作为断开触发信号(Trigger-off),以触发驱动单元A3输出栅极控制信号控制栅极开关G断开。
进一步地,如图3、5、9、12和15中所示,该初级侧控制器A包括:
第一控制单元A1,第一控制单元A1的第一输入端连接一第一电压端,第一控制单元A1的第二输入端连接栅极开关G的栅极控制信号GATE,第一控制单元A1的输出端连接一触发器A4的置零端R。基于上述连接关系,第一控制单元A1根据第一电压端输入的第一电压以及栅极开关的栅极电压处理得到一第二控制信号并输出至触发器A4的置零端R,第一电压端的第一电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
接收单元A2,接收单元A2连接在隔离器C与触发器A4的置位端S之间,用于将第一控制信号输出至触发器A4的置位端S;
触发器A4的输出端Q通过一驱动单元A3连接至栅极开关G的栅极;
当接收单元A2向触发器A4的置位端S输出第一控制信号时,驱动单元A3驱动栅极开关G导通,从而驱动反激式转换器进入开关闭合导通阶段;以及
当第一控制单元A1向触发器A4的置零端R输出第二控制信号时,驱动单元A3驱动栅极开关G断开,从而驱动反激式转换器进入开关断开阶段;
并且:
当栅极开关G导通时,第一控制单元A1根据第一电压处理得到并输出第二控制信号;以及
当栅极开关G断开时,第一控制单元A1不输出第二控制信号。
具体地,基于上述描述,本发明中的反激式转换器的工作原理为:
当反激式转换器处于开关闭合导通阶段时,初级线圈P被直接连接在输入电压上的回路中,初级线圈P中的电流和变压器磁芯中的磁场增加,在磁芯中储存能量。此时在次级线圈S中产生的电压是反向的,因此使得次级线圈S侧的二极管处于反偏状态而不能导通。此时,由次级线圈S侧的电容向负载提供电压和电流。
此时,第一控制单元A1能够获得来自第一电压端的第一电压以及来自栅极开关G的栅极电压,因此可以通过电路进行一段时间TON的处理后输出第二控制信号(高电平信号)至触发器A4的置零端R,使得触发器A4的输出端Q输出一低电平信号,经由驱动单元A3控制栅极开关G的栅极电压拉低,从而使得栅极开关G被断开,由此进入反激式转换器的开关断开阶段。
当反激式转换器处于开关断开阶段时,流经栅极开关G的电流为0,同时磁芯中的磁场开始下降。此时在次级线圈S上感应出正向电压,次级线圈S侧的二极管处于正偏状态而被导通,导通的电流流入次级线圈S侧的电容和负载中,也就是磁芯中存储的能量被转移至电容和负载中。
此时,第一控制单元A1无法获得来自第一电压端的第一电压以及来自栅极开关G的栅极电压,因此不会做电路处理。而由于次级线圈S侧的二极管被导通,次级侧控制器B能够接收信号并通过隔离器C发送至初级侧控制器A中的接收单元A2,该接收单元A2相应输出第一控制信号(高电平信号)至触发器A4的置位端S,使得触发器A4的输出端Q输出一高电平信号,经由驱动单元A3控制栅极开关G的栅极电压拉高,从而使得栅极开关G被导通,由此进入反激式转换器的开关闭合导通阶段。
上述两个阶段循环往复,从而构成本发明中反激式转换器的工作过程。
本发明技术方案中,由于采用初级侧的控制器来实现栅极开关的导通时间计算和控制,初级侧的输入电压等相关信息较容易被获取,因此使得计算复杂度大大降低,不会对系统中的同步整流器的检测造成影响。并且,将导通时间的计算过程放在初级侧,避免了次级侧计算并向初级侧传输指令的过程,次级侧控制器只需要向初级侧控制器传输开关导通时的信号即可。这样既节省了一个传输线路,又避免了传输误差,不需要在系统中设置开关导通/断开的消隐时间,从而使得本发明中的反激式转换器能够适用在高开关频率的场景中,扩展了反激式转换器的适用范围。
下文中详细描述本发明技术方案中的反激式转换器的几个具体实现方式。
实施例一:
本实施例中,如图3中所示,反激式转换器工作于断续模式(DiscontinuousConduction Mode,DCM)下;
则如图4中所示,第一控制单元A1进一步包括:
第一放大模块,第一放大模块的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块Mirror1用于将流经第一放大模块Mirror1的电流放大一第一预定倍数K后再输出。
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压时,第一比较器的输出端输出第二控制信号。
本实施例中,第一电压端通过一第一电阻R1连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P之间具有一预定的匝数比,以使第一电压VAUX与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关。
本实施例中,上述第一放大模块实际为一电流镜Mirror1,该电流镜Mirror1将输入的电流放大一第一预定倍数K后输出。该电流镜Mirror1还接入一外部电压VDD,在此不再赘述。
具体地,本实施例中,当反激式转换器处于开关闭合导通阶段时,上述第一放大模块Mirror1接收到经由第一电压端传输的去磁电流(IDMAG),该电流由一辅助绕组的电流检测引脚检测得到。随后第一放大模块Mirror1将该去磁电流放大第一预定倍数K(K*IDMAG)后输出至第一比较器COM1的正相输入端,该第一预定倍数K为一固定数值,其可能的取值范围可以为[0.001,0.1],优选地可以为0.01。
相应地,上述第一参考端Ref1持续向第一比较器COM1的反相输入端输入一第一参考电压,该第一参考电压可能的取值范围为[0.1V,5V],优选地可以为2V。
则第一比较器COM1持续比较其正相输入端和反相输入端输入的信号,当正相输入端的输入信号高于反相输入端的第一参考电压时,第一比较器COM1的输出端输出一高电平信号作为第二控制信号(TON_END)。
换言之,基于上述第一控制单元A1的电路构成以及信号处理过程,整个反激式转换器的开关导通时间(TON)由K倍的去磁电流(K*IDMAG)、第一电容C1的电容值以及第一参考电压决定,其推导过程如下:
Figure BDA0002387506890000141
I为K倍的去磁电流(K*IDMAG);
C为第一电容C1的电容值;
VREF_ON为第一参考电压的电压值;
TON为反激式转换器的开关导通时间。
经上述公式(1)推导可得:
I·TON=C·VREF_ON; (2)
由于第一电容C1的电容值C和第一参考电压的电压值VREF_ON均为固定值,因此等式右边为固定值,这也就意味着等式左边同样为固定值。而K倍的去磁电流是根据VIN得到的,K为固定值,因此VIN·TON同样为固定值。
而在DCM模式下,反激式转换器的栅极开关的开关频率可以由下式获得:
Figure BDA0002387506890000151
其中,
fs用于表示栅极开关的开关频率;
Lm用于表示初级线圈的电感量;
PO用于表示次级侧的输出功率,其与初级侧的输入电压VIN相关;
基于VIN·TON固定,则栅极开关的开关导通时间相当于输入电压VIN的变化而言是固定的,这也就意味着反激式转换器的导通时间固定。
进一步地,本实施例中,上述第一电阻R1的电阻值可以经由下述公式确定:
Figure BDA0002387506890000152
其中,
NA用于表示辅助绕组AUX的绕组匝数;
NP用于表示初级线圈P的绕组匝数;
上述公式(4)的推导过程如下:
首先,依据上述公式(3),开关导通时间TON可以通过下述公式处理得到:
Figure BDA0002387506890000153
而理论上的开关导通时间TON_Design由下述公式表示:
Figure BDA0002387506890000154
其中,
gain用于表示理论上的增益值。
根据上述公式(5)和(6)推导可得(假设TON=TON_Design):
Figure BDA0002387506890000155
同时,增益值gain又可以表示为:
Figure BDA0002387506890000161
则结合上述公式(7)和(8)即可得到上述公式(4),由此确定第一电阻R1的电阻值。
可选地,本实施例中,仍然如图4中所示,第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
则反激式转换器中还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。上述第二电阻R2可依据实际情况选择性配置,在此不再赘述。
实施例二:
本实施例中,如图5所示,反激式转换器工作于DCM模式下;
则如图6中所示,第一控制单元A1进一步包括:
第一放大模块Converter1,第一放大模块Converter1的输入端连接第一电压端(同时第一放大模块Converter1还接入一外部电压VDD,在此不再赘述),第一放大模块Converter1的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块Converter1用于将输入电压放大一第一预定倍数K后再输出;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压时,第一比较器的输出端输出第二控制信号。
第一电压端通过一第一电阻R1接入反激式转换器的输入端,以使第一电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。
本实施例与实施例一的区别在于:
1)第一电压端所产生的第一电压不再是由辅助绕组产生的与输入电压VIN成比例的电压,而是直接检测输入电压VIN,从而得到与输入电压VIN成比例相关的第一电压VDET
2)本实施例中的第一放大模块不再是电流镜,而是电压转电流模块Converter1,其将第一电压VDET转换成一第一预定倍数K的K·VDET并输出。
3)本实施例中的第一预定倍数K可以表示为:
Figure BDA0002387506890000171
其中,
IOUTPUT表示第一放大模块的输出电流;
VINPUT表示第一放大模块的输入电压。
进一步地,上述第一预定倍数K的取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V。
4)本实施例中的第二电阻R2为必选的电路组件,第一电阻R1和第二电阻R2之间的阻值关系可以通过下述公式确定:
Figure BDA0002387506890000172
其中,
gain用于表示理论上的增益值;
C用于表示第一电容C1的电阻值;
VREF_ON用于表示第一参考电压的电压值;
fs用于表示栅极开关的开关频率;
Lm用于表示初级线圈的电感量;
PO用于表示次级侧的输出功率;
R1用于表示第一电阻的电阻值;
R2用于表示第二电阻的电阻值;
K用于表示第一预设倍率,其计算公式如上述公式(9)所示。
上述公式(10)的推导过程类似于上述公式(5)-(8),在此不再赘述。
实施例三:
本实施例中,反激式转换器工作于连续模式(Continuous Conduction Mode,CCM)下,其大体电路框图仍然如图3中所示。
则如图7中所示,第一控制单元A1进一步包括:
第一放大模块,第一放大模块的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第二节点D2连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块用于将流经第一放大模块的电流放大一第一预定倍数K后再输出,本实施例中,第一放大模块采用电流镜Mirror1实现;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第二节点连接第一比较器的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压时,第一比较器的输出端输出第二控制信号。
第一电压端通过一第一电阻R1连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P之间具有一预定的匝数比,以使第一电压VAUX与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关。
第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。
本实施例中的第一放大模块同样可以为电流镜Mirror1,该电流镜Mirror1的结构构成、工作方式以及第一预定倍数K的设置均可以参照实施例一,在此不再赘述。
本实施例中的第一电压端同样检测辅助线圈的绕组电压并得到与反激式转换器的输入电压VIN成比例的第一电压VAUX,第一电压端与辅助线圈、第一电阻R1和第二电阻R2的连接关系与实施例一相同,在此不再赘述。
本实施例中,第一电阻R1的阻值范围可以为50kΩ-2MΩ。
可选地,第二电阻R2可依据实际情况选择性配置,在此不再赘述。
进一步地,本实施例中,仍然如图7中所示,上述设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
参考电阻RSET具有一预定阻值,设定电流端Ref2具有一预定的输入电流ISET
则上述参考模块包括:
放大器gm,放大器gm的输入端作为参考模块的输入端,放大器的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
具体地,本实施例中,在上述实施例一的基础上,添加了参考模块以及设定电压端。设定电压端通过设定输入电流ISET以及RSET获得一个参考的输入电压VRSET,再经过放大器gm的处理后放大第二预定倍数M倍形成M·ISET并输出以参与比较。
上述第二预定倍数M的取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为1μA/V。
上述设定电压端输出的用于参考的电压VRSET的取值范围可以为[0.1V,5V],优选地可以为0.65V。
上述参考电阻RSET的阻值范围可以为0Ω-10kΩ。
则第一比较器COM1的正相输入端的输入信号由K·IDMAG、M·VRSET、第一电容C1的电容值C以及参考电压VREF_ON来决定,其工作原理与上述实施例相同,即:当反激式转换器处于开关闭合导通阶段时,第一控制单元A1开始工作。当第一比较器COM1的正相输入端的输入信号大于反相输入端的参考电压VREF_ON,则第一比较器COM1的输出端输出第二控制信号(高电平信号),以控制栅极开关G断开,反激式转换器进入开关断开阶段。
实施例四:
本实施例中,反激式转换器工作于CCM模式下,其总体电路框图如图3中所示。
则如图8中所示,本实施例中的第一控制单元A1包括:
第一放大模块,第一放大模块的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第二节点D2连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块用于将流经第一放大模块的电流放大一第一预定倍数输出,本实施例中第一放大模块采用电流镜Mirror1实现;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON时,第一比较器COM1的输出端输出第二控制信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
在设定电流端Ref2和参考模块的输入端之间设置一开关S1,开关S1初始处于闭合导通状态,当设置好设定电流端Ref2的输入电流后,断开开关S1;
参考模块进一步包括:
数模转换器DAC,数模转换器DAC的输入端作为参考模块的输入端,在断开开关S1后,数模转换器用于锁住设定电流端Ref2传递的输入电压VRSET
放大器gm,放大器gm的输入端连接数模转换器DAC的输出端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P具有一预定的匝数比,以使第一电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关。
第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。
本实施例与实施例三的唯一区别在于在设定电压端设置了一个开关S1。由此在实际的系统运行过程中可以将设定电压端锁住。具体原理为:首先闭合导通开关S1,并在设定电流端Ref2处设定输入电流ISET。设定完成之后再将开关S1断开,相应的输入电压就被锁存在数模转换器DAC中了。这样做的好处在于,由于输入电压VRSET能够被锁存在数模转换器DAC中,不再需要额外引出一个引脚来设置参考电阻RSET,该参考电阻RSET完全可以直接接入系统中原本就有的引脚(例如图9中所示的情况)。
本实施例中,其余的电路结构以及运行原理和实施例三均相同,在此不再赘述。
实施例五:
本实施例中,反激式转换器工作于CCM模式下,其总体电路框图如图5中所示。
则如图10中所示,所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块Converter1,第一放大模块Converter1的输入端连接第一电压端,第一放大模块Converter1的输出端通过一第二节点D2连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块Converter1用于将输入电压放大一第一预定倍数K后输出;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第二节点D2连接第一比较器的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON时,第一比较器COM1的输出端输出第二控制信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
参考电阻RSET具有一预定阻值,设定电流端Ref2具有一预定的输入电流ISET
参考模块包括:
放大器gm,放大器gm的输入端作为参考模块的输入端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1接入反激式转换器的输入端,以使第一电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。
本实施例与上述实施例三的区别在于:本实施例中的第一电压端不再由辅助线圈AUX提供辅助绕组电压VAUX,而是直接检测初级侧的输入电压VIN以得到与输入电压VIN成比例相关的第一电压,本实施例中的第二电阻R2是必选的电阻。并且,本实施例中的第一放大模块采用电压转电流模块Converter1实现。
换言之,将实施例二中的第一电压端的结构设定与实施例三中的其余结构设定进行结合能够得到本实施例中的第一控制单元A1的电路结构。因此,本实施例中:
第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以通过上述公式(10)确定。
第一预定倍数K可以通过上述公式(9)确定,其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V。
参考电阻RSET的阻值与上述实施例三中相同。
第二预定倍数M与上述实施例三中相同,其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为1μA/V。
上述第一控制单元A1的运行原理参照上述实施例二和实施例三实现,在此不再赘述。
实施例六:
本实施例中,反激式转换器工作于CCM模式下,其总体电路框图如图5中所示。
则如图11中所示,所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块Converter1,第一放大模块Converter1的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第二节点D2连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块Converter1用于将输入电压放大一第一预定倍数K后输出;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第二节点D2连接第一比较器的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第一比较器COM1的输出端连接第一控制单元A1的输出端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON时,第一比较器COM1的输出端输出第二控制信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
在设定电流端Ref2和参考模块的输入端之间设置一开关S1,开关S1初始处于闭合导通状态,当设置好设定电流端Ref2的输入电流ISET后,断开开关S1;
则参考模块进一步包括:
数模转换器DAC,数模转换器DAC的输入端作为参考模块的输入端,在断开开关S1后,数模转换器DAC用于锁住设定电流端Ref2传递的输入电压VRSET
放大器gm,放大器gm的输入端连接数模转换器DAC的输出端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第一比较器COM1,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1接入反激式转换器的输入端,以使第一电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第一电阻R1之间具有一连接节点DR
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在连接节点DR与接地端之间。
本实施例与上述实施例四的区别在于:本实施例中的第一电压端不再由辅助线圈AUX提供辅助绕组电压VAUX,而是直接检测初级侧的输入电压VIN以得到与输入电压VIN成比例相关的第一电压,本实施例中的第二电阻R2是必选的电阻。并且,本实施例中的第一放大模块采用电压转电流模块Converter1实现。
换言之,将实施例二中的第一电压端的结构设定与实施例三中的其余结构设定进行结合能够得到本实施例中的第一控制单元A1的电路结构。因此,本实施例中:
第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以通过上述公式(10)确定。
第一预定倍数K可以通过上述公式(9)确定,其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V。
参考电阻RSET的阻值与上述实施例三中相同。
第二预定倍数M与上述实施例三中相同,其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为1μA/V。
上述第一控制单元A1的运行原理参照上述实施例二和实施例四实现,在此不再赘述。
上述实施例一至六具体阐述了反激式转换器分别在DCM模式和CCM模式下的电路结构及其工作原理。具体而言,实施例一至二阐述了反激式转换器在DCM模式下的电路结构及其工作原理,实施例三至六阐述了反激式转换器在CCM模式下的电路结构及其工作原理。
下文中结合上述实施例一至六,通过四个实施例(实施例七至十)来阐述当反激式转换器可同时支持DCM模式和CCM模式时的电路结构和工作原理。
实施例七:
本实施例中,反激式转换器能够工作在DCM模式下,同样也能够工作在CCM模式下,即反激式转换器同时支持DCM模式和CCM模式,其电路框图如图12中所示。
则如图13中所示,上述第一控制单元A1具体包括:
第一控制模块,第一控制模块的输入端连接第一电压端;
第二控制模块,第二控制模块的输入端连接第一电压端;
判断模块E,判断模块E的两个输入端分别连接第一控制模块的输出端以及第二控制模块的输出端,判断模块E的输出端作为第一控制单元的输出端;
当第一控制模块或者第二控制模块输出一预定信号时,判断模块E输出第一控制信号。
进一步地,上述第一控制模块包括:
第一放大模块,第一放大模块的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块用于将流经第一放大模块的电流放大一第一预定倍数K1输出;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关G的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON1
第一比较器COM1的输出端连接判断单元的输入端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON1时,第一比较器COM1的输出端输出预定信号(高电平信号)。
第二控制模块包括:
第二放大模块,第二放大模块的输入端连接第一电压端,第二放大模块的输出端通过一第二节点D2连接一第二比较器COM2的正相输入端,第二放大模块用于将流经第二放大模块的电流放大一第三预定倍数K2输出;
第二场效应管Q2,第二场效应管Q2的栅极通过一反向器连接栅极开关G的栅极,第二场效应管Q2的漏极通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,第二场效应管Q2的源极接地;
第二电容C2,第二电容C2的一端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,另一端接地;
第二参考端Ref3,第二参考端连接第二比较器COM2的反相输入端,用于提供一第二参考电压VREF_ON2
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第二比较器COM2的输出端连接判断单元的输入端;
当第二比较器COM2的正相输入端的电压值大于第二参考电压VREF_ON2时,第二比较器COM2的输出端输出预定信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
参考电阻RSET具有一预定阻值,设定电流端Ref2具有一预定的输入电流ISET
参考模块包括:
放大器gm,放大器gm的输入端作为参考模块的输入端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P具有一预定的匝数比,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
第一电压端还通过一第三电阻R3连接上述辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P具有一预定的匝数比,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
第一电压端和第一电阻R1之间具有一第一连接节点DR1
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在第一连接节点DR1与接地端之间;
第一电压端和第三电阻R3之间具有一第二连接节点DR2
反激式转换器还包括一第四电阻R4,第四电阻R4连接在第二连接节点DR2与接地端之间。
具体地,本实施例中,上述第一放大模块采用电流镜Mirror1实现,该电流镜Mirror1放大的第一预定倍数K1可被设定为一个固定值。同样地,上述第二放大模块采用电流镜Mirror2实现,该电流镜Mirror2放大的第三预定倍数K2可被设定为一个固定值。上述K1和K2的取值范围均可以为[0.001,0.1],优选地可以为0.01。
本实施例中,第一电阻R1的阻值可以通过上述公式(4)确定,其中的K以K1替代,C用于表示第一电容C1的电容值,VREF_ON以VREF_ON1替代。第二电阻R2为可选的设置方案,且不限定其阻值大小。
本实施例中,第三电阻R3的阻值与上述实施例三中相同,,第四电阻R4为可选的设置方案,且不限定其阻值大小。
本实施例中,上述第二预定倍数M的取值与上述实施例三中相同,其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为1μA/V。
本实施例中,上述设定电压端的VRSET的取值范围可以为[0.1V,5V],优选地可以为0.65V。
上述参考电阻RSET的阻值与上述实施例三中相同。
上述判断模块E实际为一个或门电路模块,当该或门电路模块的两个输入端其中之一输入高电平信号时,该或门电路模块的输出端输出第二控制信号(高电平信号)。该或门电路模块的结构可以采用现有的或门电路来实现,在此不再赘述。
则本实施例中,针对第一控制模块而言,当反激式转换器进入开关闭合导通阶段时,第一放大模块Mirror1根据检测辅助线圈AUX的电压VAUX得到的去磁电流IDMAG1放大K1倍之后形成K1*IDMAG1并送入第一比较器COM1的正相输入端。同时第一比较器COM1的反相输入端连接第一参考端Ref1以输入第一参考电压VREF_ON1。若第一比较器COM1的正相输入端的输入信号大于其反相输入端的输入信号,则第一比较器COM1输出预定信号,也即高电平信号。
针对第二控制模块而言,当反激式转换器进入开关闭合导通阶段时,第二放大模块Mirror2根据检测辅助线圈AUX的电压VAUX得到的去磁电流IDMAG2放大K2倍之后形成K2*IDMAG2并送入第二比较器COM2的正相输入端,同时参考模块gm将来自设定电压端的设定电压VRSET放大M倍后形成M*VRSET并送入第二比较器COM2的正相输入端。第二比较器COM2的反相输入端连接第二参考端Ref3以输入第一参考电压VREF_ON2。若第二比较器COM2的正相输入端的输入信号大于其反相输入端的输入信号,则第二比较器COM2输出预定信号,也即高电平信号。
则当第一控制模块或者第二控制模块输出预定信号时,判断模块E输出第二控制信号,以驱动栅极开关G断开,反激式转换器进入开关断开阶段。
实施例八:
本实施例中,反激式转换器能够工作在DCM模式下,同样也能够工作在CCM模式下,即反激式转换器同时支持DCM模式和CCM模式,其电路框图如图12中所示。
则如图14中所示,上述第一控制单元A1具体包括:
第一控制模块,第一控制模块的输入端连接第一电压端;
第二控制模块,第二控制模块的输入端连接第一电压端;
判断模块E,判断模块E的两个输入端分别连接第一控制模块的输出端以及第二控制模块的输出端,判断模块E的输出端作为第一控制单元的输出端;
当第一控制模块或者第二控制模块输出一预定信号时,判断模块E输出第一控制信号。
第一控制模块包括:
第一放大模块,第一放大模块的输入端连接第一电压端,第一放大模块的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器COM1的正相输入端,第一放大模块用于将输入电流IDMAG1放大一第一预定倍数K1输出,该第一放大模块可以采用电流镜Mirror1实现;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关G的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON1
第一比较器COM1的输出端连接判断单元E的输入端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON1时,第一比较器COM1的输出端输出预定信号。
第二控制模块包括:
第二放大模块,第二放大模块的输入端连接第一电压端,第二放大模块的输出端通过一第二节点D2连接一第二比较器COM2的正相输入端,第二放大模块用于将输入电流IDMAG2放大一第三预定倍数K2输出,第二放大模块可以采用电流镜Mirror2实现;
第二场效应管Q2,第二场效应管Q2的栅极通过一反向器连接栅极开关G的栅极,第二场效应管Q2的漏极通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,第二场效应管Q2的源极接地;
第二电容C2,第二电容C2的一端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,另一端接地;
第二参考端Ref3,第二参考端Ref3连接第二比较器COM2的反相输入端,用于提供一第二参考电压VREF_ON2
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第二比较器COM2的输出端连接判断单元E的输入端;
当第二比较器COM2的正相输入端的电压值大于第二参考电压VREF_ON2时,第二比较器COM2的输出端输出预定信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
在设定电流端Ref2和参考模块RSET的输入端之间设置一开关S1,开关S1初始处于闭合导通状态,当设置好设定电流端Ref2的输入电流ISET后,断开开关;
参考模块进一步包括:
数模转换器DAC,数模转换器DAC的输入端作为参考模块的输入端,在断开开关S1后,数模转换器DAC用于锁住设定电流端Ref2传递的输入电压VRSET
放大器gm,放大器gm的输入端连接数模转换器DAC的输出端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P具有一预定的匝数比,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
第一电压端还通过一第三电阻R3连接一辅助线圈AUX,辅助线圈AUX与初级线圈P具有一预定的匝数比,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
第一电压端和第一电阻R1之间具有一第一连接节点DR1
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在第一连接节点DR1与接地端之间;
第一电压端和第三电阻R3之间具有一第二连接节点DR2
反激式转换器还包括一第四电阻R4,第四电阻R4连接在第二连接节点DR2与接地端之间。
本实施例与实施例七的唯一区别在于在设定电压端设置一开关S1,在设定电流端Ref2设定好电流ISET后将该开关S1断开,从而使得数模转换器DAC能够锁住输入电压VRSET。该过程具体可以参照上述实施例四和实施例六,在此不再赘述。
本实施例中的其余运行原理可参照实施例七,在此不再赘述。
实施例九:
本实施例中,反激式转换器能够工作在DCM模式下,同样也能够工作在CCM模式下,即反激式转换器同时支持DCM模式和CCM模式,其电路框图如图15中所示。
则本实施例中,如图16中所示,上述第一控制单元A1具体包括:
第一控制模块,第一控制模块的输入端连接第一电压端;
第二控制模块,第二控制模块的输入端连接第一电压端;
判断模块E,判断模块E的两个输入端分别连接第一控制模块的输出端以及第二控制模块的输出端,判断模块E的输出端作为第一控制单元的输出端;
当第一控制模块或者第二控制模块输出一预定信号时,判断模块E输出第一控制信号。
第一控制模块包括:
第一放大模块Converter1,第一放大模块Converter1的输入端连接第一电压端,第一放大模块Converter1的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器的正相输入端,第一放大模块Converter1用于将输入电压放大一第一预定倍数K1输出,本实施例中第一放大模块采用第一电压转电流模块Converter1实现,K1的确定方式可以参照上述公式(9),其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON1
第一比较器COM1的输出端连接判断单元E的输入端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON1时,第一比较器COM1的输出端输出预定信号。
第二控制模块包括:
第二放大模块Converter2,第二放大模块Converter2的输入端连接第一电压端,第二放大模块Converter2的输出端通过一第二节点D2连接一第二比较器COM2的正相输入端,第二放大模块Converter2用于将输入电压放大一第三预定倍数K2输出,K2的确定方式可以参照上述公式(9),其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V;
第二场效应管Q2,第二场效应管Q2的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第二场效应管Q2的漏极通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,第二场效应管Q2的源极接地;
第二电容C2,第二电容C2的一端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,另一端接地;
第二参考端Ref3,第二参考端Ref3连接第二比较器COM2的反相输入端,用于提供一第二参考电压VREF_ON2
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第二比较器COM2的输出端连接判断单元E的输入端;
当第二比较器COM2的正相输入端的电压值大于第二参考电压VREF_ON2时,第二比较器的输出端输出预定信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
参考电阻RSET具有一预定阻值,设定电流端Ref2具有一预定的输入电流ISET
参考模块包括:
放大器gm,放大器gm的输入端作为参考模块的输入端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1接入反激式转换器的输入端,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第一电阻R1之间具有一第一连接节点DR1
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在第一连接节点DR1与接地端之间;
第一电压端还通过一第三电阻R3接入反激式转换器的输入端,以使第一电压端输入的电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第三电阻R3之间具有一第二连接节点DR2
反激式转换器还包括一第四电阻R4,第四电阻R4连接在第二连接节点DR2与接地端之间。
具体地,本实施例与上述实施例七的区别在于:
1)第一电压端所产生的输入电压不再是由辅助绕组AUX产生的与输入电压VIN成比例的电压,而是直接检测输入电压VIN,从而得到与输入电压VIN成比例相关的电压VDET1和VDET2
2)本实施例中的第一放大模块和第二放大模块不再是电流镜,而是电压转电流模块Converter1和Converter2,其将电压VDET转换成一第一预定倍数K的电流K·VDET
3)本实施例中的第一预定倍数K1和第三预定倍数K2可以采用上述公式(9)来确定(采用K1和K2来替代K)。
4)本实施例中的第二电阻R2为必选的电路组件,第一电阻R1和第二电阻R2之间的阻值关系可以通过上述公式(10)确定,此时公式(10)中的C表示第一电容C1的电容值,采用VREF_ON1替代VREF_ON,以及采用K1替代K。
同样地,本实施例中的第四电阻为必选的电路组件,第三电阻R3和第四电阻R4之间的阻值关系可以通过上述公式(10)确定,此时公式(10)中的C表示第一电容C2的电容值,采用VREF_ON2替代VREF_ON,以及采用K2替代K。
本实施例中,上述第一控制单元A1的其余运行原理和结构设置可参照上述实施例七进行,在此不再赘述。
实施例十:
本实施例中,反激式转换器能够工作在DCM模式下,同样也能够工作在CCM模式下,即反激式转换器同时支持DCM模式和CCM模式,其电路框图如图15中所示。
则如图17中所示,上述第一控制单元A1具体包括:
第一控制模块,第一控制模块的输入端连接第一电压端;
第二控制模块,第二控制模块的输入端连接第一电压端;
判断模块E,判断模块E的两个输入端分别连接第一控制模块的输出端以及第二控制模块的输出端,判断模块的输出端作为第一控制单元的输出端;
当第一控制模块或者第二控制模块输出一预定信号时,判断模块输出第一控制信号。
第一控制模块包括:
第一控制模块,第一控制模块的输入端连接第一电压端;
第二控制模块,第二控制模块的输入端连接第一电压端;
判断模块E,判断模块E的两个输入端分别连接第一控制模块的输出端以及第二控制模块的输出端,判断模块E的输出端作为第一控制单元的输出端;
当第一控制模块或者第二控制模块输出一预定信号时,判断模块E输出第一控制信号。
第一控制模块包括:
第一放大模块Converter1,第一放大模块Converter1的输入端连接第一电压端,第一放大模块Converter1的输出端通过一第一节点D1连接一第一比较器的正相输入端,第一放大模块Converter1用于将输入电压放大一第一预定倍数K1输出,本实施例中第一放大模块采用第一电压转电流模块Converter1实现,K1的确定方式可以参照上述公式(9),其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V;
第一场效应管Q1,第一场效应管Q1的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第一场效应管Q1的漏极通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,第一场效应管Q1的源极接地;
第一电容C1,第一电容C1的一端通过第一节点D1连接第一比较器COM1的正相输入端,另一端接地;
第一参考端Ref1,第一参考端Ref1连接第一比较器COM1的反相输入端,用于提供一第一参考电压VREF_ON1
第一比较器COM1的输出端连接判断单元E的输入端;
当第一比较器COM1的正相输入端的电压值大于第一参考电压VREF_ON1时,第一比较器COM1的输出端输出预定信号。
第二控制模块包括:
第二放大模块Converter2,第二放大模块Converter2的输入端连接第一电压端,第二放大模块Converter2的输出端通过一第二节点D2连接一第二比较器COM2的正相输入端,第二放大模块Converter2用于将输入电压放大一第三预定倍数K2输出,K2的确定方式可以参照上述公式(9),其取值范围可以为[0.1μA/V,100μA/V],优选地可以为2μA/V;
第二场效应管Q2,第二场效应管Q2的栅极通过一反向器连接栅极开关的栅极,第二场效应管Q2的漏极通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,第二场效应管Q2的源极接地;
第二电容C2,第二电容C2的一端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,另一端接地;
第二参考端Ref3,第二参考端Ref3连接第二比较器COM2的反相输入端,用于提供一第二参考电压VREF_ON2
参考模块,参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,参考模块的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2的正相输入端,参考模块用于根据输入至参考模块的电压进行放大处理后输出;
第二比较器COM2的输出端连接判断单元E的输入端;
当第二比较器COM2的正相输入端的电压值大于第二参考电压VREF_ON2时,第二比较器的输出端输出预定信号。
设定电压端包括一参考电阻RSET和一设定电流端Ref2,分别连接至参考模块的输入端;
在设定电流端Ref2和参考模块的输入端之间设置一开关S1,开关S1初始处于闭合导通状态,当设置好设定电流端Ref2的输入电流ISET后,断开开关S1;
参考模块进一步包括:
数模转换器DAC,数模转换器的输入端作为参考模块的输入端,在断开开关S1后,数模转换器DAC用于锁住设定电流端Ref2传递的输入电压VRSET
放大器gm,放大器gm的输入端连接数模转换器DAC的输出端,放大器gm的输出端通过第二节点D2连接第二比较器COM2,放大器gm用于按照一第二预定倍数M对设定电压端输出的电压VRSET进行放大处理后输出。
第一电压端通过一第一电阻R1接入反激式转换器的输入端,以使第一电压端的电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第一电阻R1之间具有一第一连接节点DR1
反激式转换器还包括一第二电阻R2,第二电阻R2连接在第一连接节点DR1与接地端之间;
第一电压端还通过一第三电阻R3接入反激式转换器的输入端,以使第一电压端的电压与反激式转换器的输入端的输入电压VIN成比例相关;
第一电压端和第三电阻R3之间具有一第二连接节点DR2
反激式转换器还包括一第四电阻R4,第四电阻R4连接在第二连接节点DR2与接地端之间。
本实施例与上述实施例九的区别仅在于:在设定电压端设置一开关S1,在设定电流端Ref2设定好电流ISET后将该开关S1断开,从而使得数模转换器DAC能够锁住输入电压VRSET。该过程具体可以参照上述实施例四和实施例六,在此不再赘述。
本实施例中的其余运行原理可参照实施例九,在此不再赘述。
除了以上述实施例一至实施例十为示例进行阐述的初级侧控制器A之外,本发明中的反激式转换器中的次级侧控制器B具体如图3、5、9、12和15中所示,包括:
第二控制单元B1,第二控制单元B1的第一输入端FB用于检测次级线圈的输出电压,第二控制单元B1的第二输入端CSP用于检测次级线圈的输出电流,第二控制单元B1用于根据次级线圈的输出电压和输出电流处理得到第一控制信号并输出;
传输单元B2,传输单元B2的输入端连接第二控制单元B1的输出端,传输单元B2的输出端连接隔离器C,传输单元B2用于将第二控制单元B1输出的第一控制信号通过隔离器C发送至初级侧控制器中的接收单元A2。
具体地,本发明中,当反激式转换器处于开关断开阶段时,次级侧的二极管被导通,此时第二控制单元B1通过其第一输入端FB和第二输入端CSP能够检测得到来自次级侧的输出电压和输出电流。随后第二控制单元B1根据检测得到的输出电压和输出电流向传输单元B2输出一第一控制信号,传输单元B2将该第一控制信号通过隔离器C发送给初级侧控制器A中的接收单元A2,以供初级侧的驱动单元A3导通栅极开关G,从而使得反激式转换器进入开关导通阶段。
综上,本发明技术方案中,采用初级侧控制器执行反激式转换器的导通时间的计算和控制过程,便于获取输入电压等相关信息,降低了计算复杂度,减少了初级侧控制器和次级侧控制器之间的传输线路连接,也不会影响到系统中的同步整流器的检测。同时,采用初级侧控制器执行反激式转换器的导通时间的计算和控制过程,不需要担心传输误差问题,因此不需要在系统中设置开关导通/断开的消隐时间,使得反激式转换器能够适用于高开关频率的场景中。因此本发明中的反激式转换器相对于现有技术中的相关结构具有更好的电路性能。
本发明的较佳的实施例中,基于上文中所述的反激式转换器,还提供一种反激式转换器的控制方法,具体如图18中所示,包括:
当反激式转换器处于开关断开阶段时,次级侧控制器B检测次级线圈S的输出回路并产生一第一控制信号(高电平信号),次级侧控制器B通过隔离器C将第一控制信号发送至接收单元A2,接收单元A2将第一控制信号作为导通触发信号(Trigger-on)发送至触发器A4的置位端S,驱动单元A3根据触发器A4的输出端Q输出的信号(高电平信号)驱动栅极开关导通,从而进入反激式转换器的开关导通阶段。
当栅极开关被导通后,第一控制单元A1根据第一电压端的第一电压以及栅极开关G的栅极电压GATE处理得到第二控制信号(高电平信号)作为断开触发信号(Trigger-off)并发送至触发器A4的置零端R,驱动单元A3根据触发器A4的输出端Q输出的信号驱动栅极开关G断开,从而进入反激式转换器的开关断开阶段;
上述控制方法循环执行(开关导通阶段和开关断开阶段交替出现),从而以固定导通时间来控制反激式转换器的运行状态。
本发明的上述描述以及附图18中,为了便于理解,均将反激式转换器处于开关断开阶段作为整个控制方法的起始点,在实际运行过程中上述控制方法为一个循环执行的过程,起始点仅在于系统初始化并开始运行之时,并不在于任何开关断开阶段或者开关导通阶段。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种固定导通时间的反激式转换器,所述反激式转换器的变压器初级侧的初级线圈的一端连接所述反激式转换器的输入端,另一端连接一栅极开关的漏极,所述栅极开关的一栅极连接一初级侧控制器,所述栅极开关作为所述反激式转换器的开关;
所述反激式转换器的变压器次级侧的次级线圈的一端经一二极管连接所述反激式转换器的输出端,另一端连接一次级侧的参考地电位,一次级侧控制器耦合到所述变压器次级侧并根据所述反激式转换器的输出端的输出产生一第一控制信号;
所述初级侧控制器通过一隔离器与所述次级侧控制器连接;
其特征在于,所述初级侧控制器包括:
接收单元,通过所述隔离器与所述次级侧控制器连接,并通过所述隔离器接收所述次级侧控制器产生的所述第一控制信号,所述接收单元输出所述第一控制信号作为导通触发信号;
一驱动单元,耦合接收所述第一控制信号,并输出一栅极控制信号控制所述栅极开关导通;
一第一控制单元,接收所述驱动单元输出的所述栅极控制信号,并在一固定导通时间之后,输出一第二控制信号耦合到所述驱动单元,作为断开触发信号,触发所述驱动单元输出一栅极控制信号控制所述栅极开关断开。
2.如权利要求1所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一控制单元的第一输入端连接一第一电压端,所述第一控制单元的第二输入端连接所述栅极开关的栅极,所述第一控制单元根据所述第一电压端的第一电压以及所述栅极开关的栅极电压处理得到所述第二控制信号,所述第一电压端的第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
3.如权利要求2所述的反激式转换器,其特征在于,所述初级侧控制器还包括一触发器,所述第一控制单元的输出端连接所述触发器的置零端,所述接收单元的输出端连接所述触发器的置位端,所述触发器的输出端通过所述驱动单元连接至所述栅极开关的栅极;
当所述接收单元向所述触发器的置位端输出所述第一控制信号时,所述驱动单元驱动所述栅极开关导通;以及
当所述第一控制单元向所述触发器的置零端输出所述第二控制信号时,所述驱动单元驱动所述栅极开关断开;
当所述栅极开关导通时,所述第一控制单元根据所述第一电压处理得到并输出所述第二控制信号;以及
当所述栅极开关断开时,所述第一控制单元不输出所述第二控制信号。
4.如权利要求3所述的反激式转换器,其特征在于,所述反激式转换器工作于断续模式下;
所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第一节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于将流经所述第一放大模块的电流或电压放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的输出端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述第二控制信号。
5.如权利要求3所述的反激式转换器,其特征在于,所述反激式转换器工作于连续模式下;
所述第一控制单元进一步包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第二节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于将流经所述第一放大模块的电流放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
参考模块,所述参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,所述参考模块的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述参考模块用于根据输入至所述参考模块的电压进行放大处理后输出;
所述第一比较器的输出端连接所述第一控制单元的输出端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述第二控制信号。
6.如权利要求5所述的反激式转换器,其特征在于,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
所述参考电阻具有一预定阻值,所述设定电流端具有一预定的输入电流;
所述参考模块包括:
放大器,所述放大器的输入端作为所述参考模块的输入端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
7.如权利要求5所述的反激式转换器,其特征在于,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
在所述设定电流端和所述参考模块的输入端之间设置一开关,所述开关初始处于闭合状态,当设置好所述设定电流端的输入电流后,断开所述开关;
所述参考模块进一步包括:
数模转换器,所述数模转换器的输入端作为所述参考模块的输入端,在断开所述开关后,所述数模转换器用于锁住所述设定电流端传递的输入电压;
放大器,所述放大器的输入端连接所述数模转换器的输出端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第一比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
8.如权利要求4或5所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端通过一第一电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
9.如权利要求8所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述连接节点与接地端之间。
10.如权利要求4或5所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端通过一第一电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述连接节点与接地端之间。
11.如权利要求3所述的反激式转换器,其特征在于,所述反激式转换器能够工作于断续模式下,也能够工作于连续模式下;
所述第一控制单元进一步包括:
第一控制模块,所述第一控制模块的输入端连接所述第一电压端;
第二控制模块,所述第二控制模块的输入端连接所述第一电压端;
判断模块,所述判断模块的两个输入端分别连接所述第一控制模块的输出端以及所述第二控制模块的输出端,所述判断模块的输出端作为所述第一控制单元的输出端;
当所述第一控制模块或者所述第二控制模块输出一预定信号时,所述判断模块输出所述第一控制信号。
12.如权利要求11所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一控制模块包括:
第一放大模块,所述第一放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第一放大模块的输出端通过一第一节点连接一第一比较器的正相输入端,所述第一放大模块用于流经所述第一放大模块的电流放大一第一预定倍数输出;
第一场效应管,所述第一场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第一场效应管的漏极通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,所述第一场效应管的源极接地;
第一电容,所述第一电容的一端通过所述第一节点连接所述第一比较器的正相输入端,另一端接地;
第一参考端,所述第一参考端连接所述第一比较器的反相输入端,用于提供一第一参考电压;
所述第一比较器的输出端连接所述判断单元的输入端;
当所述第一比较器的正相输入端的电压值大于所述第一参考电压时,所述第一比较器的输出端输出所述预定信号。
13.如权利要求11所述的反激式转换器,其特征在于,所述第二控制模块包括:
第二放大模块,所述第二放大模块的输入端连接所述第一电压端,所述第二放大模块的输出端通过一第二节点连接一第二比较器的正相输入端,所述第二放大模块用于将流经所述第二放大模块的电流放大一第三预定倍数输出;
第二场效应管,所述第二场效应管的栅极通过一反向器连接所述栅极开关的栅极,所述第二场效应管的漏极通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,所述第二场效应管的源极接地;
第二电容,所述第二电容的一端通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,另一端接地;
第二参考端,所述第二参考端连接所述第二比较器的反相输入端,用于提供一第二参考电压;
参考模块,所述参考模块的输入端连接一设置有预定电压值的设定电压端,所述参考模块的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器的正相输入端,所述参考模块用于根据输入至所述参考模块的电压进行放大处理后输出;
所述第二比较器的输出端连接所述判断单元的输入端;
当所述第二比较器的正相输入端的电压值大于所述第二参考电压时,所述第二比较器的输出端输出所述预定信号。
14.如权利要求13所述的反激式转换器,其特征在于,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
所述参考电阻具有一预定阻值,所述设定电流端具有一预定的输入电流;
所述参考模块包括:
放大器,所述放大器的输入端作为所述参考模块的输入端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
15.如权利要求13所述的反激式转换器,其特征在于,所述设定电压端包括一参考电阻和一设定电流端,分别连接至所述参考模块的输入端;
在所述设定电流端和所述参考模块的输入端之间设置一开关,所述开关初始处于闭合状态,当设置好所述设定电流端的输入电流后,断开所述开关;
所述参考模块进一步包括:
数模转换器,所述数模转换器的输入端作为所述参考模块的输入端,在断开所述开关后,所述数模转换器用于锁住所述设定电流端传递的输入电压;
放大器,所述放大器的输入端连接所述数模转换器的输出端,所述放大器的输出端通过所述第二节点连接所述第二比较器,所述放大器用于按照一第二预定倍数对所述设定电压端输出的电压进行放大处理后输出。
16.如权利要求11所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端通过一第一电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端还通过一第三电阻连接一辅助线圈,所述辅助线圈与所述初级线圈具有一预定的匝数比,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关。
17.如权利要求16所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一第一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述第一连接节点与接地端之间;
所述第一电压端和所述第三电阻之间具有一第二连接节点;
所述反激式转换器还包括一第四电阻,所述第四电阻连接在所述第二连接节点与接地端之间。
18.如权利要求11所述的反激式转换器,其特征在于,所述第一电压端通过一第一电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第一电阻之间具有一第一连接节点;
所述反激式转换器还包括一第二电阻,所述第二电阻连接在所述第一连接节点与接地端之间;
所述第一电压端还通过一第三电阻接入所述反激式转换器的输入端,以使所述第一电压与所述反激式转换器的输入端的输入电压成比例相关;
所述第一电压端和所述第三电阻之间具有一第二连接节点;
所述反激式转换器还包括一第四电阻,所述第四电阻连接在所述第二连接节点与接地端之间。
19.如权利要求3所述的反激式转换器,其特征在于,所述次级侧控制器进一步包括:
第二控制单元,所述第二控制单元的第一输入端用于检测所述次级线圈的输出电压,所述第二控制单元的第二输入端用于检测所述次级线圈的输出电流,所述第二控制单元用于根据所述次级线圈的输出电压和输出电流处理得到所述第一控制信号并输出;
传输单元,所述传输单元的输入端连接所述第二控制单元的输出端,所述传输单元的输出端连接所述隔离器,所述传输单元用于将所述第二控制单元输出的所述第一控制信号通过所述隔离器发送至所述初级侧控制器中的所述接收单元。
20.一种反激式转换器的固定导通时间的控制方法,其特征在于,应用于如权利要求1-19中任意一项所述的反激式转换器;
所述控制方法包括:
所述次级侧控制器根据所述反激式转换器的输出端的输出产生一第一控制信号,所述次级侧控制器通过所述隔离器将所述第一控制信号发送至所述接收单元,以供所述接收单元输出所述第一控制信号作为所述导通触发信号,所述驱动单元根据所述第一控制信号输出一栅极控制信号控制所述栅极开关导通;
当所述栅极开关被导通后,经过一固定导通时间后,所述第一控制单元输出一第二控制信号作为断开触发信号,所述驱动单元根据所述第二控制信号控制所述栅极开关断开;
所述控制方法循环执行,从而以固定导通时间来控制所述反激式转换器的运行状态。
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