CN113676052B - 一种反激变换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变换器设计领域，公开一种反激变换器的控制方法，该方法包括：根据反激变换器不同的工况条件对反激变换器的工作模式进行控制，使得反激变换器工作在第一工作模式或第二工作模式；当反激变换器工作在第一模式时，通过向次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，ZVS控制信号的脉冲宽度小于同步整流控制信号的脉冲宽度。本发明通过检测不同的信号来反映不同的工况条件，同时根据不同的检测信号使反激变换器工作在不同的工作状态，以使得在各种情况下反激变换器均具有最优工作性能。

Description

一种反激变换器及其控制方法
技术领域
本发明涉及变换器设计领域，特别涉及一种反激变换器及其控制方法。
背景技术
反激变换器因其成本低、拓扑简单等优点广泛应用于中小功率开关电源。通常为了提高反激变换器的工作效率，次级侧采用同步整流的方法，同时因其可以实现初级侧功率开关管的谷底开通，常采用同步整流的准谐振反激变换器，可显著减小开关损耗。但是在高压输入的工况下，尽管谷底导通，依然存在较大的开通损耗问题。
参考图1，图1为现有的一种次级侧采用同步整流的反激变换器的电路图，该反激变换器设有初级侧控制器U1及次级侧控制器U2，通过初级侧控制器U1对初级侧开关单元进行控制及通过次级侧控制器U2对次级侧开关单元进行控制。
图2为一种次级侧控制策略实现初级侧功率开关单元ZVS的工作波形图，通过次级侧整流管的导通延迟，在次级侧线圈中产生一反向电流，待次级侧整流管关闭后，在预设的死区时间之后开通初级侧功率管，在死区时间内通过该电流参与激磁电感和初级侧功率开关管的寄生电容的谐振来实现初级侧主功率管的零电压开通(ZVS)。
然而，该工作状态需要在整个输入电压范围内以及整个负载范围内，电路都必须工作在临界导通模式；根据谐振反激变换器(QRFlyback)的临界导通模式的工作原理，在同样的负载情况下，输入电压越高，其工作频率越高；同样输入电压情况下，负载越轻，其工作频率越高。因此，高压输入轻载情况下的工作频率会变的非常高，由此带来的开关损耗严重影响效率。因此该模式适合工作在重载或满载等负载大的工况下，目前对于该控制方法，无法保证反激变换器在全电压全负载范围都能达到最优的工作状态。
因此，如何保证反激变换器在全电压全负载范围都能达到最优的工作状态，以提高变换器的工作效率是行业亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供一种能够实现初级侧零电压开关的反激变换器及控制方法，以解决现有反激变换器工作在宽范围工况条件下都能达到最优的工作状态。
本发明提供一种反激变换器的控制方法，变换器电路包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、变压器以及输出电容，次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，第一端与变压器和连接，第二端与输出电容连接，控制方法包括：根据反激变换器的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小对反激变换器的工作模式进行控制，使得反激变换器工作在第一工作模式或第二工作模式；
当反激变换器工作在第一工作模式时，通过向次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，同步整流控制信号和ZVS控制信号分别为脉冲信号，ZVS控制信号的脉冲宽度小于同步整流控制信号的脉冲宽度；
当反激变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元输送脉冲宽度较小的ZVS控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次。
在一个实施例中，同步整流控制信号与ZVS控制信号之间间隔时间根据反激变换器的负载的大小进行控制，负载越小，间隔时间越长。
在一个实施例中，当反激变换器工作在第二工作模式时，次级侧开关单元开通期间，次级侧绕组产生的电流为负向电流。
在一个实施例中，ZVS控制信号的脉冲宽度根据初级侧开关单元的漏极与源极之间的极间电压进行控制；
当初级侧开关的极间电压小于一极间电压阈值时，则在下一个开关周期，减小ZVS控制信号的脉冲宽度；当初级侧开关的极间电压大于极间电压阈值，则在下一个开关周期，增加ZVS控制信号的脉冲宽度。
在一个实施例中，ZVS控制信号的脉冲宽度根据输入电压进行控制，当输入电压升高时，则下一个周期增加ZVS控制信号脉冲宽度；当输入电压下降时，则下一个周期减少ZVS控制信号的脉冲宽度。
在一个实施例中，ZVS控制信号的脉冲宽度根据输入电压与输出电压控制；
输入电压越大，ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，输入电压越小，ZVS控制信号的脉冲宽度越窄；
输出电压越小，ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，输出电压越大，ZVS控制信号的脉冲宽度越窄。
在一个实施例中，根据反激变换器的输入电压的大小对反激变换器的工作模式进行控制，具体地，当输入电压小于第一输入电压阈值且大于第二输入电压阈值，控制变换器工作在第一工作模式；当输入电压大于第一输入电压阈值，控制变换器工作在第二工作模式；当输入电压小于第二输入电压阈值时，控制变换器工作在第三工作模式，变换器工作在第三工作模式时，通过向次级侧开关单元输送同步整流控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次。
在一个实施例中，根据反激变换器的输出电压反馈信号的大小对反激变换器的工作模式进行控制，具体地，当输出电压反馈信号大于等于第一反馈信号阈值时，控制变换器工作在第一工作模式；当检测到的输出电压反馈信号小于第一反馈信号阈值且大于等于第二反馈信号阈值时，控制变换器工作在第二工作模式；当输出电压反馈信号小于第二反馈信号阈值时，控制变换器工作在跳周期模式。
在一个实施例中，根据反激变换器的负载的大小对反激变换器的工作模式进行控制，具体为根据反映变换器的负载大小的输出功率对反激变换器的工作模式进行控制，当输出功率大于等于第一功率阈值时，控制变换器工作在第一工作模式；当输出功率小于第一功率阈值且大于等于第二功率阈值时，控制变换器工作在第二工作模式；当输出功率小于第二功率阈值时，控制变换器工作在跳周期模式。
本发明还提供一种反激变换器，用于将输入电压转换成输出电压提供给负载，其包括：
变压器，配置为包括初级侧绕组和次级侧绕组；
初级侧开关单元，配置为连接在初级侧绕组和接地端之间；
次级侧开关单元，配置为连接次级侧绕组；
控制装置，配置为根据反激变换器的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小控制反激变换器的工作在第一工作模式或第二工作模式；
当反激变换器工作在第一工作模式时，通过向次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，同步整流控制信号和ZVS控制信号分别为脉冲信号，ZVS控制信号的脉冲宽度小于同步整流控制信号的脉冲宽度；
当反激变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元输送ZVS控制信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次。
在一个实施例中，当反激变换器工作在第二工作模式时，次级侧开关单元开通期间，次级侧绕组产生的电流为负向电流。
本发明还提供一种反激变换器的控制方法，其包括：反激变换器包括初级侧开关单元、次级侧开关单元和变压器，次级侧开关单元与变压器的初级侧绕组连接，次级侧开关单元与变压器的次级侧绕组连接，控制方法包括：
检测反激变换器的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小；
根据所检测到的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小控制反激变换器工作在第一工作模式和第二工作模式中的任何一种；
当反激变换器工作在第一工作模式时，通过向次级侧开关单元输送相互间隔的宽脉冲信号和窄脉冲信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次；
当反激变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元输送窄脉冲信号来控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次以实现初级侧开关单元零电压开通。
在一个实施例中，当反激变换器工作于第一工作模式时，在初级侧开关单元关断之后经一设定延迟时间后向次级侧开关单元输送同步整流控制信号控制次级侧开关单元开通，且当反激变换器的激磁电流下降至零时结束开通。
本发明还提供一种反激变换器电路的控制方法，反激变换器包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、一变压器和一输出电容，次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，分别与变压器和输出电容电气连接；控制方法包括：
检测反激变换器的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小；
根据所检测到的输入电压或输出电压反馈信号或负载的大小输出一模式选择信号；
根据模式选择信号选择反激变换器工作在第一工作模式或第二工作模式；
当反激变换器工作在第一工作模式时，通过向次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次；
当反激变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元输送ZVS控制信号控制次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明可以通过检测不同的信号(输入电压或输出电压反馈信号或负载)来反映不同的工况条件，同时根据不同的检测信号使反激变换器工作在不同的工作状态，以实现在各种情况下反激变换器的最优工作性能，同时初级侧开关单元控制信号与次级侧开关信号均由初级侧控制装置产生，简易了控制装置。
附图说明
图1为现有次级侧带同步整流电路变换器原理图；
图2为现有的一种反激变换器控制时序；
图3为本发明第一实施例反激变换器的原理图；
图4为本发明第一实施例反激变换器工作在第一工作模式的工作波形图；
图5为本发明第一实施例反激变换器工作在第二工作模式的工作波形图；
图6为本发明第一实施例反激变换器的控制方法的控制流程图；
图7为本发明第二实施例反激变换器的控制方法的控制流程图；
图8为本发明第二实施例中跳周期工作模式示意图；
图9为本发明第三实施例反激变换器的原理图；
图10为本发明第三实施例反激变换器的控制方法的控制流程图；
图11为本发明第三实施例根据反馈信号选择工作模式的示意图。
具体实施方式
体现本公开特征与优点的典型实施例将在后段的说明中结合附图详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，这些变化皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作对这些变化进行说明，而非用于限制本公开。
此外，本公开附图仅为本公开的示意图，并非一定是按比例绘制。附图中相同的标记表示相同或类似的部分，因而将省略对其重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以运用软件来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
第一实施例
请参考图3，图3为本发明反激变换器的原理图，反激变换器(以下简称为变换器)用于将输入电压Vin转换成输出电压，其包括变压器TX1、初级侧开关单元SM、次级侧开关单元SR、钳位单元33、输出电容Co以及控制装置。
变压器TX1具有初级侧绕组P1和次级侧绕组S1；初级侧开关单元SM的漏极与初级侧绕组P1连接，初级侧开关单元SM的源极与地连接；钳位单元33的一端与初级侧开关单元SM的漏极连接，另一端与输入电压Vin连接，钳位单元33可以为普通RCD钳位电路，也可以是有源钳位电路。
次级侧开关单元SR的源极114(第一端)与括变压器TX1的次级侧绕组P1连接，次级侧开关单元SR的漏极115(第二端)与输出电容Co的一端连接。
控制装置包括初级侧控制单元11和隔离驱动器单元22，初级侧控制单元11用于根据输入电压Vin大小对变换器的工作模式进行控制，使得变换器工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；当变换器工作在第一工作模式时，通过向次级侧开关单元SR输送相互间隔的同步整流控制信号和ZVS控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内开通两次；当变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元SR输送ZVS控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内开通一次；当变换器工作在第三工作模式时，通过向次级侧开关单元SR输送同步整流控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内开通一次。
请参考图4，图4为变换器工作在第一工作模式时的工作波形图，其中，G_SM为初级侧开关单元SM的驱动控制信号；G_SR为次级侧开关单元SR的驱动控制信号，其包含宽脉冲信号和宽度较窄的窄脉冲信号，宽脉冲信号为同步整流控制信号，窄脉冲信号为ZVS控制信号；l_p为初级侧绕组P1的电流(即激磁电流)；l_s为次级侧绕组S1的电流；SM_Vds为初级侧开关单元SM的漏极和源极的极间电压；SR_Vds为次级侧开关单元SR的漏极和源极的极间电压。
[T0～T1]阶段：初级侧控制信号控制初级侧开关单元SM导通，激磁电流上升，在T1时刻达到预设值，初级侧控制信号控制初级侧开关单元SM关断；
[T1～T2]阶段：该阶段为第一死区时间，在该第一死区时间，初级侧开关单元SM和次级侧开关单元SR均关闭；
[T2～T3]阶段：T2时刻,同步整流信号控制次级侧开关单元SR导通，激磁电流下降，在T3时刻下降至0，此时,同步整流信号控制次级侧开关单元SR关断；
[T3～T4]阶段：为同步整流控制信号和ZVS控制信号的间隔时间，该段间隔时间的长度根据负载大小确定，负载越小，间隔时间越长；
[T4～T5]阶段：T4时刻，ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR再次导通一次，在T5时刻ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR关断；
[T5～T6]阶段：在预设的第二死区时间之后，在T6时刻，控制初级侧开关单元SM再次开通，此时初级侧开关单元SM恰好实现零电压开通(ZVS)。
其中，T4时刻，ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR再次导通，可通过以下其中一种方式实现：
方式一：检测初级侧开关单元SM的极间电压SM_vds谐振到波峰出现时刻，当波峰出现时，初级侧控制单元11输出ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR导通，具体地，当初级侧开关单元SM关断后，次级侧开关单元SR通过同步整流控制信号实现同步整流(或通过整流晶体管寄生二极管实现二极管整流)，当次级侧绕组S1的电流l_s(即激磁电流)下降至0之后，初级侧开关单元SM的极间电压SM_Vds及次级侧开关单元SR的极间电压SR_Vds分别进入谐振，此时检测初级侧开关单元SM的漏极113处电压是否达到预设第n个谐振波峰，若达到预设第n个谐振波峰，则输出ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR导通。
方式二：检测次级侧开关单元SR的极间电压SR_vds谐振到波谷出现时刻，当波谷出现时，初级侧控制单元11输出ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR导通，具体地，当初级侧开关单元SM关断后，次级侧开关单元SR通过同步整流控制信号实现同步整流(或通过整流晶体管寄生二极管实现二极管整流)，当次级侧绕组S1的电流l_s(即激磁电流)下降至0之后，初级侧开关单元SM的极间电压SM_Vds及次级侧开关单元SR的极间电压SR_Vds分别进入谐振，此时检测次级侧开关单元SR的源极114及漏极115之间的极间电压SR_vds是否达到预设第n个谐振波谷，若达到预设第n个谐振波谷，则输出ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR导通。
其中，上述n的值根据变换器的负载的大小来确定，n取正整数，并且其中负载越轻，n值越大。其中，变换器的负载的大小的检测可通过检测流经次级侧开关单元SR的电流或流经初级侧开关单元SM的电流来实现(电流大小与负载大小成正比)。
而ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR关断通过以下方法实现:
根据次级激磁负电流的计算公式设定一参考电流基准Ineg_ref，其中，Vin为输入电压，Vo为输出电压，Nps为变压器原副边绕组匝比；Lm为激磁电感感量；Ceq为谐振等效电容容值，也即，根据输入电压Vin及输出电压Vo设定参考电流基准，当输出电压Vin一定的情况下，可仅根据输入电压Vin设置参考电流基准Ineg_ref。
在ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR导通期间，通过电阻或互感器在次级侧开关单元SR的源极114采集次级激磁负电流Ineg_sense信号，并将采集的次级激磁负电流Ineg_sense信号与参考电流基准Ineg_ref比较，当采集的次级激磁负电流Ineg_sense信号大于参考电流基准Ineg_ref时，关断ZVS控制信号进而控制次级侧开关单元SR关断。其中，次级激磁负电流Ineg_sense为次级侧绕组S1的电流l_s是负值时的电流。
本实施例中，次级侧开关单元SR包括一规格参数大与一规格参数小的同步整流开关管，在需要第二次开通次级侧开关单元SR时，仅导通规格小的同步整流开关管。
请参考图5，图5为变换器工作在第二工作模式时的工作波形图，变换器工作在第二工作模式时，通过向次级侧开关单元SR输送脉冲宽度较小的ZVS控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内开通一次。如图5所示，在T4-T5时刻，ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR开通，次级侧开关单元SR开通期间，次级侧绕组S1产生的电流l_s仅有负向电流；T6时刻，在预设的死区时间之后初级侧开关单元SM开通，此时初级侧开关单元SM恰好实现零电压开通(ZVS)。
下面结合附图3、附图6对本发明第一实施例变换器的控制方法进行说明，控制方法包含以下步骤：
步骤1：获得变换器的输入电压Vin；其中输入电压Vin可通过以下任何一种方法获得：方法一，通过电阻分压直接采样输入电压Vin的正极111处电压获得输入电压Vin；方法二，通过采样初级侧开关单元SM导通期间，采样初级侧开关单元SM的源极114与漏极115的极间电压，并通过变换器匝比关系来反推出输入电压Vin；方法三，通过使用绕组采样初级侧开关单元SM的漏极113处电压来获得输入电压Vin；方法四，通过检测激磁电流上升斜率或基于变压器激磁电流上升时间及下降时间的比值获得。
步骤2：将输入电压Vin分别与第一电压阈值和第二电压阈值比较；其中，第一电压阈值≥nVout，Vout为变换器的输出电压，n为变换器的初级侧绕组P1与次级侧绕组S1的匝数比；第一电压阈值大于第二电压阈值。
当输入电压Vin小于第一电压阈值且大于第二电压阈值时，初级侧控制单元生成第一工作模式选择信号，控制变换器工作在第一工作模式，此时同时存在同步整流控制信号和ZVS控制信号。也即，变换器工作在第一工作模式时，初级侧控制单元通过向次级侧开关单元SR输送相互间隔的同步整流控制信号和ZVS控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内开通两次。
当输入电压Vin大于或等于第一电压阈值，初级侧控制单元产生第二工作模式选择信号，控制变换器工作在第二工作模式，此时仅存在ZVS控制信号。也即，变换器工作在第二工作模式时，初级侧控制单元通过向次级侧开关单元SR输送ZVS控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内仅开通一次。
当输入电压Vin小于第二电压阈值时，初级侧控制单元生成第三工作模式选择信号，控制变换器工作在第三工作模式，此时仅存在同步整流控制信号。也即，变换器工作在第三工作模式时，初级侧控制单元通过向次级侧开关单元SR输送同步整流控制信号来控制次级侧开关单元SR在一个开关周期内仅开通一次。由于输入电压Vin小于第二电压阈值时(即低输入电压时)，初级侧开关单元SM的极间电压可以自然谐振至0，故变换器工作在第三模式时，即使无需输出ZVS控制信号，初级侧开关单元SM也能实现零电压开通。
其中，ZVS控制信号的脉冲宽度通过以下其中一种方法进行控制：
方法一，根据输入电压Vin进行控制，具体地，当输入电压Vin升高时，则下一个周期增加ZVS控制信号的工作时间，也即增加ZVS控制信号的脉冲宽度；当输入电压Vin下降时，则下一个周期减少ZVS控制信号的脉冲宽度，以实现全输入电压Vin下的初级侧开关管的零电压开通。
方法二，根据初级侧开关单元SM的漏极与源极之间的极间电压进行控制，具体地，在初级侧控制器单元中对ZVS控制信号工作时间预设一初始值，同时在ZVS控制信号停止工作之后，初级侧开关单元SM导通时刻，采样初级侧开关单元SM的漏极113的电压是否已经下降至0，若初级侧开关单元SM的漏极113的电压已下降至0，则下一个周期减少ZVS控制信号的脉冲宽度；反之，若初级侧开关单元SM导通时刻，初级侧开关单元SM的漏极113处的电压未下降至0，则下一个周期增加ZVS控制信号的脉冲宽度。
第二实施例
请参考7，图7为本发明第二实施例中变换器的控制方法的控制流程图，与第一实施例中的控制方法相比，区别在于：第二实施中，根据变换器的负载的大小对变换器的工作模式进行控制，而负载的大小通过变换器的输出功率的大小来反映。
本实施例中，通过在初级侧开关单元SM的漏极112处接入采样电阻或互感器来采样流过初级侧开关单元SM的电流来获得输出功率，在其它实施中，也可以通过电阻或互感器采样流过次级侧开关单元SR的源极114的电流或采样变换器输出端的采样点116处的电流来获得输出功率(参考图3)。
当变换器输出功率大于第一输出功率阈值，变换器工作在第一工作模式；当变换器输出功率小于第一输出功率阈值且大于第二输出功率阈值时，变换器工作在第二工作模式；当变换器输出功率小于第二输出功率阈值，变换器工作在跳周期模式(skip模式)，其中，变换器工作于第一工作模式和第二工作模式时的工作时序分别与第一实施例中相同，可参考图4-5；而变换器工作在跳周期模式的工作状态时序图如图8所示，变换器工作在跳周期模式时，每经过一预设时间之后，存在预设数量的初级侧开关控制信号控制初级侧开关单元SM工作。
下面结合附图7-8对本发明第二实施中的变换器的控制方法进行说明，控制方法包含以下步骤：
步骤1：获得变换器的输出功率；其中输出功率检测的方法有：通过检测流过初级侧开关单元SM的电流检测输出功率；通过检测流过次级侧开关单元SR的电流检测输出功率；或通过检测输出电流检测输出功率。
步骤2：将输出功率与第一功率阈值比较；其中，第一功率阈值小于满载功率。
步骤3：当输出功率大于或等于第一功率阈值，产生第一工作模式选择信号，该模式选择信号控制变换器工作在第一工作模式，即同步整流信号与ZVS控制信号在同一个开关周期中均工作，次级侧开关单元SR开通两次。
若输出功率大于或等于第一功率阈值，且输入电压Vin小于第一实施例中的第二电压阈值时，仅输出同步整流控制信号控制次级侧开关单元SR开通一次。
步骤4：当输出功率小于第一功率阈值且大于第二功率阈值，生成第二工作模式选择信号，该模式选择信号选择信号控制变换器工作在第二工作模式，即ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR工作，次级侧开关单元SR开通一次；
步骤5：当输出功率小于第二功率阈值时，变换器工作在跳周期模式。
第三实施例
请参考图9，图9为第三实施例中变换器的原理图，本实施例与第一实施例的区别在于：本实施中的变换器设有带光耦反馈回路，初级侧控制单元11通过采样光耦反馈回路的采样点114处的电压来获得输出电压反馈信号，初级侧控制单元11根据检测的输出电压反馈信号选择变换器的工作模式，当变换器输出电压反馈信号大于第一反馈信号阈值，控制变换器工作在第一工作模式；当变换器反馈信号小于第一反馈信号阈值且大于第二反馈信号阈值，控制变换器工作在第二工作模式，当变换器反馈信号小于第二反馈信号阈值，变换器工作在跳周期模式。其中，变换器工作于第一工作模式和第二工作模式时的工作时序分别与第一实施例中相同(可参考图3-4)；而变换器工作于跳周期模式与第二实施例中大致相同，也即，每经过一预设时间之后，存在预设数量的初级侧开关控制信号控制初级侧开关单元SM工作。
下面结合附图10对本发明第三实施中的变换器的控制方法进行说明，控制方法包含以下步骤：
步骤1：获得变换器的输出电压反馈信号；其中输出电压反馈信号大小可由TL431组合而成的反馈回路得到。
步骤2：将输出电压反馈信号与第一反馈信号阈值比较；其中，第一反馈阈值信号小于变换器满载功率反映的反馈信号电压。
步骤3：当输出电压反馈信号大于或等于第一反馈信号阈值，产生第一工作模式选择信号，该模式选择信号控制变换器工作在第一工作模式，即同步整流信号与ZVS控制信号在同一个开关周期中均工作，次级侧开关单元SR开通两次。
步骤4：当输出电压反馈信号小于第一反馈信号阈值，大于第二反馈信号阈值，生成第二工作模式选择信号，该模式选择信号选择信号控制变换器工作在第二工作模式即次级侧开关单元SR开通一次，仅ZVS控制信号控制次级侧开关单元SR工作；
步骤5：当输出电压反馈信号小于第二反馈信号阈值时，变换器工作在跳周期模式。
图11为图10中输出电压反馈信号的变化过程中其不同工作状态的切换过程，当输出电压反馈信号大于等于V0时，变换器工作在跳周期模式；当输出电压反馈信号增大至V2，变换器开始进入第二工作模式(其工作时序参考图4)；当输出电压反馈信号增大至V4时，变换器开始进入第一工作模式(其工作时序参考图3)。
相反的，当输出电压反馈信号电平从V5下降至V3时，变换器由第一工作模式进入到第二工作模式；当输出电压反馈信号下降至V1时刻，变换器由第一工作模式进入到跳周期(skip)模式。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种反激变换器的控制方法，所述变换器包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、变压器以及输出电容，所述次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，所述第一端与所述变压器和连接，所述第二端与所述输出电容连接，其特征在于，所述控制方法包括：根据所述反激变换器的输入电压的大小对所述反激变换器的工作模式进行控制，使得所述反激变换器工作在第一工作模式或第二工作模式；具体地，
当所述输入电压小于第一输入电压阈值且大于第二输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输入电压大于第一输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第二工作模式；所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送脉冲宽度较小的所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输入电压小于第二输入电压阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，所述变换器工作在第三工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述同步整流控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述输入电压进行控制，当所述输入电压升高时，则下一个周期增加ZVS控制信号脉冲宽度；当所述输入电压下降时，则下一个周期减少ZVS控制信号的脉冲宽度；
当所述初级侧开关的极间电压小于一极间电压阈值时，则在下一个开关周期，减小所述ZVS控制信号的脉冲宽度；当所述初级侧开关的极间电压大于所述极间电压阈值，则在下一个开关周期，增加所述ZVS控制信号的脉冲宽度。
2.一种反激变换器的控制方法，所述变换器电路包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、变压器以及输出电容，所述次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，所述第一端与所述变压器和连接，所述第二端与所述输出电容连接，其特征在于，所述控制方法包括：根据所述反激变换器的输入电压的大小对所述反激变换器的工作模式进行控制，使得所述反激变换器工作在第一工作模式或第二工作模式；具体地，
当所述输入电压小于第一输入电压阈值且大于第二输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输入电压大于第一输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第二工作模式；所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送脉冲宽度较小的所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输入电压小于第二输入电压阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，所述变换器工作在第三工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述同步整流控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述输入电压与输出电压控制；
所述输入电压越大，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，所述输入电压越小，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越窄；
所述输出电压越小，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，所述输出电压越大，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越窄。
3.一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、变压器以及输出电容，所述次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，所述第一端与所述变压器连接，所述第二端与所述输出电容连接，其特征在于，所述控制方法包括：根据反映所述反激变换器的负载大小的输出功率对所述反激变换器的工作模式进行控制，使得所述反激变换器工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当输出功率大于等于第一功率阈值时，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输出功率小于第一功率阈值且大于等于第二功率阈值时，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送脉冲宽度较小的所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输出功率小于第二功率阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，其中第三工作模式为跳周期模式。
4.如权利要求3所述反激变换器的控制方法，其特征在于：当所述反激变换器工作在第二工作模式时，所述次级侧开关单元开通期间，次级侧绕组产生的电流为负向电流。
5.如权利要求3所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述初级侧开关单元的漏极与源极之间的极间电压进行控制；
当所述初级侧开关的极间电压小于一极间电压阈值时，则在下一个开关周期，减小所述ZVS控制信号的脉冲宽度；当所述初级侧开关的极间电压大于所述极间电压阈值，则在下一个开关周期，增加所述ZVS控制信号的脉冲宽度。
6.一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括初级侧开关单元、次级侧开关单元、变压器以及输出电容，所述次级侧开关单元包括一第一端与一第二端，所述第一端与所述变压器连接，所述第二端与所述输出电容连接，其特征在于，所述控制方法包括：根据所述反激变换器的输出电压反馈信号的大小对所述反激变换器的工作模式进行控制，使得所述反激变换器工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当所述输出电压反馈信号大于等于第一反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；具体地，
当检测到的所述输出电压反馈信号小于所述第一反馈信号阈值且大于等于第二反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送脉冲宽度较小的所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输出电压反馈信号小于第二反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，其中第三工作模式为跳周期模式。
7.如权利要求6所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述同步整流控制信号与ZVS控制信号之间间隔时间根据所述反激变换器的负载的大小进行控制，所述负载越小，所述间隔时间越长。
8.如权利要求6所述反激变换器的控制方法，其特征在于：当所述反激变换器工作在第二工作模式时，所述次级侧开关单元开通期间，次级侧绕组产生的电流为负向电流。
9.如权利要求6所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述初级侧开关单元的漏极与源极之间的极间电压进行控制；
当所述初级侧开关的极间电压小于一极间电压阈值时，则在下一个开关周期，减小所述ZVS控制信号的脉冲宽度；当所述初级侧开关的极间电压大于所述极间电压阈值，则在下一个开关周期，增加所述ZVS控制信号的脉冲宽度。
10.一种反激变换器，用于将输入电压转换成输出电压提供给负载，其特征在于：包括：
变压器，配置为包括初级侧绕组和次级侧绕组；
初级侧开关单元，配置为连接在所述初级侧绕组和接地端之间；
次级侧开关单元，配置为连接所述次级侧绕组；
控制装置，配置为根据所述反激变换器的输入电压的大小控制所述反激变换器的工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当所述输入电压小于第一输入电压阈值且大于第二输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输入电压大于第一输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输入电压小于第二输入电压阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，所述变换器工作在第三工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述同步整流控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述输入电压进行控制，当所述输入电压升高时，则下一个周期增加ZVS控制信号脉冲宽度；当所述输入电压下降时，则下一个周期减少ZVS控制信号的脉冲宽度。
11.一种反激变换器，用于将输入电压转换成输出电压提供给负载，其特征在于：包括：
变压器，配置为包括初级侧绕组和次级侧绕组；
初级侧开关单元，配置为连接在所述初级侧绕组和接地端之间；
次级侧开关单元，配置为连接所述次级侧绕组；
控制装置，配置为根据所述反激变换器的输入电压的大小控制所述反激变换器的工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当所述输入电压小于第一输入电压阈值且大于第二输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输入电压大于第一输入电压阈值，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输入电压小于第二输入电压阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，所述变换器工作在第三工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述同步整流控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
所述ZVS控制信号的脉冲宽度根据所述输入电压与输出电压控制；
所述输入电压越大，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，所述输入电压越小，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越窄；
所述输出电压越小，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越宽，所述输出电压越大，所述ZVS控制信号的脉冲宽度越窄。
12.一种反激变换器，用于将输入电压转换成输出电压提供给负载，其特征在于：包括：
变压器，配置为包括初级侧绕组和次级侧绕组；
初级侧开关单元，配置为连接在所述初级侧绕组和接地端之间；
次级侧开关单元，配置为连接所述次级侧绕组；
控制装置，配置为根据反映所述反激变换器的负载大小的输出功率控制所述反激变换器的工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当所述输出功率大于等于第一功率阈值时，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当所述输出功率小于第一功率阈值且大于等于第二功率阈值时，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输出功率小于第二功率阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，其中第三工作模式为跳周期模式。
13.一种反激变换器，用于将输入电压转换成输出电压提供给负载，其特征在于：包括：
变压器，配置为包括初级侧绕组和次级侧绕组；
初级侧开关单元，配置为连接在所述初级侧绕组和接地端之间；
次级侧开关单元，配置为连接所述次级侧绕组；
控制装置，配置为根据所述反激变换器的输出电压反馈信号大小控制所述反激变换器的工作在第一工作模式、第二工作模式或第三工作模式；
当所述输出电压反馈信号大于等于第一反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在所述第一工作模式，所述反激变换器工作在第一工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送相互间隔的一同步整流控制信号和一ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通两次，其中，所述同步整流控制信号和所述ZVS控制信号分别为脉冲信号，所述ZVS控制信号的脉冲宽度小于所述同步整流控制信号的脉冲宽度；
当检测到的所述输出电压反馈信号小于所述第一反馈信号阈值且大于等于第二反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在所述第二工作模式，所述反激变换器工作在第二工作模式时，通过向所述次级侧开关单元输送所述ZVS控制信号来控制所述次级侧开关单元在一个开关周期内开通一次；
当所述输出电压反馈信号小于第二反馈信号阈值时，控制所述变换器工作在第三工作模式，其中第三工作模式为跳周期模式。
14.如权利要求12至13任一项所述反激变换器，其特征在于：当所述反激变换器工作在第二工作模式时，所述次级侧开关单元开通期间，次级侧绕组产生的电流仅有负向电流。
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