CN113708631A - 一种反激变换器及其控制方法与控制装置 - 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，反激变换器电路包括初级侧功率开关管、次级侧整流开关管、一变压器和一输出电容，次级侧整流单元包括一第一端与一第二端，分别与变压器和所述输出电容电气连接，其中，根据反激变换器的输入电压、输出电压以及负载电流，控制初级侧功率开关管导通一段时间，在初级侧功率开关管关断后经受控的第一延迟时间后再控制次级侧整流开关管导通一段受控的时间，在次级侧功率开关管关断后经受控的第二延迟时间后再控制初级侧功率开关管导通。在简化控制模式的同时实现各工况下初级侧功率开关管的零电压开通和实现轻载时的降频，从而实现电路的性能优化。

Description

一种反激变换器及其控制方法与控制装置
技术领域
本发明涉及变换器设计领域，尤其涉及一种反激变换器及其控制方法与控制装置。
背景技术
在小功率电源领域，反激变换器因其电路结构简单、控制技术成熟、成本很低而应用广泛，但随着随着高频、高效、小体积的发展需求，反激变换器的硬开关特性限制了其进一步的发展，尤其在高压输入下。即使准谐振控制的反激变换器(QRFlyback)能够在输入电压较低的情况下实现初级侧主功率管的零电压导通(ZVS)。但是，当输入电压Vin>nVo时只能实现主功率管的波谷导通，其中n表示变压器初次级侧匝比，Vo为输出电压，该类变换器目前ACDC应用最高频率在130kHz左右，高压输入下开关损耗依然很重，导致采用该技术的电源模块频率很难继续提升、模块体积很难继续减小。为了进一步提高工作频率，有必要高压输入时实现功率管的ZVS。
图1所示有源钳位反激变换器成为近几年研究的热点，能够利用钳位电容Cr与钳位开关管回收漏感能量并把部分能量转化成变压器原边绕组的负向电流，从而使主功率管实现ZVS；该方案增加了钳位回路，需要浮地驱动，不利于功率集成，并且增加了成本，适合高隔离和功率较大的场合，如40～150W间的功率范围。为了满足全工况的性能优化，控制模式极为复杂，可以参考TI的UCC28780以及安森美的NCP1568系列有源钳位反激芯片。
图2所示为另一种能够实现主功率管ZVS的电路，同步整流反激电路，利用次级侧的同步整流管在去磁结束后继续导通一段时间获取负向电流，从而在同步整流管关断后向初级侧传递部分能量参与谐振，实现主功率管的ZVS，图3所示为互补驱动控制的时序图。如果定频控制，则轻负载下负向电流很大，造成很大的电流循环能量损耗；如果变频控制，则负载越轻，主功率管导通时间Ton_p越短、同步整流管导通时间Ton_s也越短，开关频率越高，轻载效率很低，空载功耗也不满足产品需求，同时明显提高了控制芯片的最高频率，这无形中提高了芯片的工艺要求。另外，电源模块在很宽的频率范围的工作对EMC电路的要求也更高。因此，基于同步整流反激电路拓扑，通过优化控制模式来实现全工况范围的性能优化是一个很有应用前景的选择。
发明内容
有鉴如此，本发明解决的技术问题在于提供一种反激变换器的控制方法及反激变换器，在不增加成本的前提下提高反激变换器的整体性能，降低控制反激变换器的工艺要求，以促进小功率电源模块高频小体积低成本的发展。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种反激变换器的控制方法，反激变换器包括功率开关管、整流开关管和变压器，功率开关管与变压器的初级侧绕组连接，整流开关管与变压器的次级侧绕组连接，制方法包括：
控制功率开关管导通一段时间后关断，并产生第一脉冲信号；
接收第一脉冲信号，并根据第一脉冲信号和反激变换器的负载大小控制整流开关管经一延时时间后导通；
在整流开关管导通一段时间后再输出第二脉冲信号控制整流开关管关断。
在一个实施例中，通过控制第一脉冲、第二脉冲之间的时间间隔以及延迟时间的长短来控制整流开关管导通时间的长短。
在一个实施例中，通过检测功率开关管的峰值电流触发控制功率开关管关断。
在一个实施例中，延迟时间的长短根据负载的大小进行控制，具体包括：
检测反映反激变换器的负载大小的电压信号，并将检测到的电压信号与一阈值比较；当电压信号大于或等于阈值时，生成负载为重负载的判断结果，并根据判断结果与电压信号的大小来控制延迟时间的长短；当电压信号小于阈值时，生成负载为轻负载的判断结果，并根据判断结果与电压信号的大小来控制延迟时间的长短。
在一个实施例中，当反激变换器的负载被判定为重负载时，以第一种函数关系控制延迟时间长短，第一种函数关系为延迟时间随电压信号减少保持不变或随电压信号的减少而增加；
当反激变换器的负载被判定为轻负载时，以第二种函数关系控制延迟时间的长短，第二种函数关系为延迟时间随电压信号减少而增加。
在一个实施例中，根据第一脉冲信号和反激变换器的负载大小控制整流开关管经一延时时间后导通，包括：对整流开关管进行零电流检测，并在检测到电流为零时输出零电流信号：
当延时时间在零电流信号来临后结束，控制整流开关管在延迟时间后且在整流开关管的漏源极电压的第一个波谷出现时导通；
当延时时间在零电流信号来临前结束，控制整流开关管在延迟时间的结束时刻导通。
在一个实施例中，控制方法还包括：在整流开关管关断后经第二延迟时间后再次控制功率开关管导通。
在一个实施例中，第二延迟时间的长短根据输入电压进行控制。
在一个实施例中，整流开关管的导通时间长短通过以下方法进行控制：在功率开关管关断后且经第二延迟时间后检测功率开关管的漏源极电压，并将功率开关管的漏源极电压跟设定的第一阈值和第二阈值进行比较；
当功率开关管的漏源极电压低于第一阈值而高于第二阈值时，生成恰好ZVS的判定，则在下个循环中控制整流开关管的导通时间保持不变；当功率开关管的漏源极电压低于第二阈值时，生成过ZVS的判定，则在下个周期中控制整流开关管的导通时间，使得整流开关管的导通时间比上一个周期减少；当功率开关管的漏源极电压高于第一阈值时，生成欠ZVS的判定，则在下个周期中控制整流开关管的导通时间，使得整流开关管的导通时间比上一个周期增加。
本发明还提供一种反激变换器，其包括：
负载检测电路，用于检测反激变换器的负载大小；
变压器，其设有初级侧绕组和次级侧绕组；
功率开关管，连接在初级侧绕组和接地端之间；
整流开关管，连接次级侧绕组；
控制装置，其包含初级侧控制器以及次级控制器，其中，初级侧控制器用于输出一控制信号控制功率开关管的通断以及用于输出具有时间间隔的第一脉冲信号和第二脉冲信号至次级控制器；
次级控制器用于接收第一脉冲信号和第二脉冲信号，并在接收到第一脉冲信号时根据负载大小控制整流开关管经一延迟时间后开通以及在收到第二脉冲信号时控制整流开关管关断。
在一个实施例中，负载检测电路通过检测反激变换器的负载电流或输出功率来检测反激变换器的负载大小；当负载大小大于或等于阈值时，以第一种函数关系控制延迟时间长短，第一种函数关系为延迟时间随负载减少保持不变或随负载的减少而增加；当负载大小小于阈值时，以第二种函数关系控制延迟时间的长短，第二种函数关系为延迟时间随负载减少而增加。
在一个实施例中，初级侧控制器还用于在整流开关管经关断后经第二延迟时间控制功率开关管导通。
在一个实施例中，初级侧控制器设有ZVS检测电路，初级侧控制器通过ZVS检测电路检测在功率开关管关断后且经受控的第二延迟时间后检测功率开关管的漏源极电压；初级侧控制器将检测到的漏源极电压跟设定的阈值进行比较判断功率开关管的ZVS实现状况，并根据功率开关管的ZVS实现情况调节第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔。
在一个实施例中，当检测到的功率开关管的漏源极电压低于第一阈值而高于第二阈值时，生成恰好ZVS的判定，初级侧控制器在下个循环中控制第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔不变；当检测到的功率开关管的漏源极电压低于第二阈值时，生成过ZVS的判定，则初级侧控制器在下个循环中缩短第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔；当检测到的功率开关管的漏源极电压高于第一阈值时，生成欠ZVS的判定，则初级侧控制器在下个循环中延长第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔。
在一个实施例中，次级控制器包含过零检测电路和波谷检测电路，其中，过零检测电路用来检测整流开关管的电流从最大值减小到零时的点，并输出零电流信号；
波谷检测电路用于检测整流开关管的漏源极电压的谐振波谷出现时刻；
当延时时间在零电流信号来临后结束，控制整流开关管在延迟时间后且在整流开关管的漏源极电压的第一个波谷出现时导通；
当延时时间在零电流信号来临前结束，控制整流开关管在延迟时间结束后导通。
本发明还提供一种反激变换器，反激变换器包括功率开关管、整流开关管和变压器，功率开关管与变压器的初级侧绕组连接，整流开关管与变压器的次级侧绕组连接，其特征在于，还具有初级侧控制器、次级控制器以及连接于初级侧控制器和次级控制器之间的信号隔离电路；
初级侧控制器用于控制功率开关管后输出具有时间间隔的第一脉冲信号以及第二脉冲信号至信号隔离电路；
次级控制器用于经信号隔离电路接收第一脉冲信号并在收到第一脉冲信号的上升沿时开始计时且在计时达到一延迟时间后输出一控制信号控制整流开关管开通；以及用于经信号隔离电路接收到第二脉冲信号后将控制信号由高电平转为低电平以控制次级侧整流开关管的关断；其中，延迟时间的长短根据反激变换器的负载大小进行控制。
本发明还提供一种反激变换器的控制方法，其包括如下步骤：
步骤S1：初级侧控制器控制设置于反激变换器初级侧的功率开关管导通一端时间后关断，并产生第一脉冲信号至次级控制器；
步骤S2：次级控制器接收第一脉冲信号并在接收到第一脉冲信号的上升沿时开始计时且在计时达到一延迟时间后输出控制设置于反激变换器次级侧的整流开关管导通，其中，延迟时间的长短根据反激变换器的负载大小进行控制；
步骤S3：整流开关管导通一段时间后，初级侧控制器产生第二脉冲信号并输送至次级控制器；
步骤S4：次级控制器接收第二脉冲，并根据第二脉冲信号控制整流开关管关断。
与现有技术相比，本发明具有以下全部或部分有益的技术效果：
(1)本发明公开的上述技术方案旨在解决反激变换器的开通损耗大的问题，兼顾重载与轻载效率，并且控制器的最高工作频率不需要很高，在不增加成本的前提下提高反激变换器的整体性能，在简化控制模式的同时实现各工况下所述初级侧功率开关管的零电压开通和性能优化，以促进小功率电源模块高频小体积低成本的发展；
(2)对延迟时间的精细控制可以灵活控制本控制方案在各种负载下的工作模式，从而优化变换器的性能；
(3)从副边检测负载并进行延迟计时使控制更为准确；
(4)控制器的最高工作频率低于互补驱动工作时所需的工作频率，在不增加成本的前提下提高反激变换器的整体性能；
(5)整流管的ZVS导通控制或波谷检测导通控制降低了开关损耗和EMI。
附图说明
图1为现有技术的有源钳位反激电路原理图；
图2为现有技术的同步整流反激电路原理图；
图3为现有技术的互补驱动控制同步整流反激电路的时序图；
图4为本发明第一实施例中用于反激变换器电路的控制装置结构示意图
图5为图4所示控制装置的时序图；
图6a为一种第一延迟时间随电压信号的变化关系；
图6b为又一种第一延迟时间随电压信号的变化关系；
图6c为又一种第一延迟时间随电压信号的变化关系；
图6d为又一种第一延迟时间随电压信号的变化关系；
图7为本发明第二实施例中用于反激变换器电路的控制装置结构示意图；
图8为图7所示控制装置的时序图；
图9为本发明第三实施例中用于反激变换器电路的控制装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的原理基于在低电压输入时(满足Vin<nVo),位于初级侧的功率开关管的漏极和源极之间的电压可以自然谐振到0V，因而可以实现零电压开通(ZVS)。而在高压输入时，功率开关管的漏极和源极之间的电压不可以自然谐振到0V，不能实现零电压开通(ZVS)，需要一个初始的负向电流来促使功率开关管的漏极和源极之间的电压谐振到0V，因此，高压输入时需要位于次级侧的整流开关管的负向电流来帮助实现功率开关管的零电压开通(ZVS)。在低电压输入时，由于没有初始负向电流，功率开关管的漏极和源极之间的电压自然谐振到0V的时间为原边电感与原边寄生电容谐振周期的一半，相比于有初始负向电流的情况所需的时间更长，因而在整流开关管关闭后导通功率开关管所需的延迟也更长。
进一步地，大负载电流工作时，同步整流效率更高，因而大负载电流工作时整流开关管应该导通更长的时间，适合互补驱动工作；而轻载工作时整流开关管导通的时间更短，为了轻载能够实现降频，需要减小整流开关管的导通时间而增加功率开关管以及整流开关管的导通时间，适合非互补驱动工作，即整流开关管在功率开关管导通前导通一段时间。为了实现平稳过渡，可以跟据负载大小来调节功率开关管关断后到同步整流开关管开通间的延迟时间；如此驱动模式将自然过渡到所述非互补驱动工作模式。
再进一步地，根据负载大小设定的延迟时间结束后，整流开关管两端的电压很大可能为一非零的电压，可以选择性地在设定的延迟时间结束后并在整流开关管的电压波谷出现时导通整流开关管以减小开通损耗。
第一实施例：
请参照图4，图4为本发明第一实施例中反激变换器的结构示意图，反激变换器用于将输入电压Vin转换成输出电压V0，其包括变压器T1、功率开关管Qp、整流开关管Qs、钳位电路14、输出电容Co以及控制装置10。
变压器T1具有初级侧绕组Np和次级侧绕组Ns，功率开关管Qp与变压器的初级侧绕组Np连接，整流开关管Qs具有第一端和第二端，其中，第一端与变压器T1的次级侧绕组Ns连接，第二端与输出电容Co的一端连接。在本实施例中，整流开关管Qs为同步整流管Qs。
请参考图4、图5，控制装置10包含一初级侧控制器11、一次级控制器12以及一信号隔离电路13，其中，初级侧控制器11用于检测该反激变换器的输入电压Vin、输出电压V0的反馈电压VFB、功率开关管Qp的峰值电流Vcs以及功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p，并根据检测结果输出第一控制信号Vgs_p控制功率开关管Qp的通断以及输出第二控制信号Gs经信号隔离电路后给到次级控制器12，次级控制器12根据信号隔离电路传输的第二控制信号Gs以及检测到的能反映负载大小的电压信号V_Io来输出第三控制信号Vgs_s控制整流开关管Qs的开通和关断。
其中，第二控制信号Gs由两个脉冲信号组成，两个脉冲信号分别为第一脉冲信号以及第二脉冲信号，第一脉冲信号以及第二脉冲信号间的时间间隔由第一延迟时间Td以及功率开关管Qp的ZVS实现情况调节。第一脉冲信号在第一控制信号Vgs_p之后产生，当次级控制器12接收到第一脉冲信号的上升沿时开始计时，第一延迟时间Td结束后输出第三控制信号Vgs_s开通整流开关管Qs，而当次级控制器12接收到第二脉冲信号后将第三控制信号Vgs_s由高电平转为低电平，控制整流开关管Qs关断。
次级控制器12包含负载检测电路，次级控制器12通过负载检测电路检测负载大小，并根据负载大小控制第一延迟时间Td的长短。具体地：次级控制器12通过负载检测电路检测根据负载电流生成的电压信号V_Io来检测负载大小，且次级控制器12将检测到的电压信号V_Io与第一阈值比较；当电压信号V_Io大于或等于第一阈值时，生成大负载电流工作的判断结果，并根据判断结果与电压信号V_Io的大小来控制第一延迟时间Td的长短；当电压信号V_Io小于或等于第一阈值时，生成小负载电流工作的判断结果，并根据判断结果与电压信号V_Io的大小来控制第一延迟时间Td的长短。其中，第一阈值小于等于满载工作时的电压信号V_Io。
在本实施例中，通过检测根据负载电流生成的电压信号V_Io来实现反激变换器的负载大小的检测。在其它实施例中，可通过检测流过功率开关管Qp的电流、流过整流单元Qs的电流、输出端的输出电压或输出功率来实现反激变换器的负载大小的检测。
初级侧控制器包含峰值电流检测电路、ZVS检测电路以及输入电压检测电路。
峰值电流检测电路用于检测功率开关管Qp的峰值电流来触发控制功率开关管Qp关断。
ZVS检测电路用于检测反激变换器的功率开关管Qp的ZVS实现情况，在功率开关管Qp关断后经第二延迟时间Ts后检测功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p(即功率开关管Qp的漏极和源极的极间电压)，并将检测到的漏源极电压电压Vds_p跟设定的阈值进行比较判断功率开关管Qp的ZVS实现状况，初级侧控制器11根据检测到的功率开关管Qp的ZVS实现情况调节第二控制信号Gs的第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔。
具体地，当检测到的功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p低于第二阈值而高于第三阈值时，生成恰好ZVS的判定，所述初级侧控制器11在下个循环中控制第二控制信号Gs的第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔不变；当检测到的功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p低于第三阈值时，生成过ZVS的判定，初级侧控制器11在下个循环中控制第二控制信号Gs第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔缩短一点；当检测到的开关管功率的漏源极电压Vds_p高于第二阈值时，生成欠ZVS的判定，初级侧控制器11在下个循环中控制第二控制信号Gs的第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔延长一点。
输入电压检测电路用于检测该反激变换器电路的输入电压Vin，初级侧控制器11将输入电压Vin与第四阈值比较(典型的为nVo)，当输入电压Vin大于或等于第四阈值(Vin≧nVo)时，生成输入电压Vin为高电压的判断结果，第二延迟时间Ts为小于原边励磁电感与原边寄生电容谐振周期的一半的一个设定值；当输入电压Vin小于第四阈值(Vin<nVo)时，生成输入电压Vin为低电压的判断结果，并根据判断结果控制第二延迟时间Ts延长一点，但仍小于原边励磁电感与原边寄生电容谐振周期的一半。
下面对本发明反激变换器的控制方法进行说明，其包含以下步骤：
步骤1：获取根据反激变换器的负载电流而生成的电压信号V_Io；
步骤2：初级侧控制器11输出第一控制信号Vgs_p控制功率开关管Qp导通一端时间后关断，并产生第二控制信号Gs的第一脉冲信号至次级控制器12；
步骤3：次级控制器12接收第一脉冲信号并在收到第一脉冲信号的上升沿时开始计时，在计时达到第一延迟时间Td后输出第三控制信号Vgs_s控制整流开关管Qs开通，其中第一延迟时间Td的长度根据电压信号V_Io的大小进行控制；
步骤4：整流开关管Qs开通一段时间后再输出第二控制信号Gs的第二脉冲信号控制整流开关管Qs关断；
步骤5：在整流开关管Qs关断后经第二延迟时间Ts后再次控制功率开关管Qp导通。
其中，第二控制信号Gs的第一脉冲与第二脉冲之间的时间间隔，根据功率开关管Qp的ZVS实现情况调节。
功率开关管Qp的ZVS实现情况是本周期之前一个或几个周期检测的结果；当检测到的功率开关管Qp的漏源极电压低于第二阈值而高于第三阈值时，生成恰好ZVS的判定，控制装置在下个循环中控制第二控制信号Gs第一脉冲以及第二脉冲之间的时间间隔不变；当检测到的功率开关管Qp的漏源极电压低于第三阈值时，生成过ZVS的判定，控制装置在下个循环中控制第二控制信号Gs第一脉冲以及第二脉冲之间的时间间隔缩短一点；当检测到的功率开关管Qp的漏源极电压高于第二阈值时，生成欠ZVS的判定，控制装置在下个循环中控制第二控制信号Gs第一脉冲以及第二脉冲之间的时间间隔延长一点。
于步骤4中，次级测控制器12接收到第二控制信号Gs的第二脉冲的上升沿后关断整流开关管Qs。
于步骤5中，第二延迟时间Ts优选地为一固定的延长时间。
于步骤5中，第二延迟时间Ts优选地为可变的延长时间，当输入电压Vin大于或等于第四阈值(Vin≧nVo)时，生成输入电压Vin为高电压的判断结果，第二延迟时间Ts为小于原边励磁电感与原边寄生电容谐振周期的一半的一个设定值；当输入电压Vin小于第四阈值(Vin<nVo)时，生成输入电压Vin为低电压的判断结果，并根据判断结果控制第二延迟时间Ts延长一点，但仍小于原边励磁电感与原边寄生电容谐振周期的一半。
更进一步地，整流开关管Qs包括一开关晶体管以及与开关晶体管并联的整流二极管，当反激变换器满载电流比较小时，控制第一延迟时间Td大于整流开关管Qs中的电流从最大值降到零的时间。
再请参照图5，图5为图4的时序图。如图6所示：包含重负载以及轻负载两个工作状态，以下忽略漏感的谐振过程进行说明。
大负载电流工作状态(即重负载工作状态)：
t1时刻，初级侧控制器11产生的第一控制信号Vgs_p控制功率开关管Qp关断，并产生第二控制信号Gs的第一脉冲信号；变压器原边电流IL_p迅速下降到零，变压器副边电流迅IL_s速增加到最大值，次级控制器12接收到第一脉冲的上升沿后经第一延迟时间Td，于t2时刻产生第三控制信号Vgs_s，零电压开通整流开关管Qs；
t3时刻，变压器副边电流IL_s下降到零，由于整流开关管Qs仍然导通，Vo对变压器T1是次级侧绕组Ns进行钳位反向励磁，变压器T1的初级侧绕组Np以及次级侧绕组Ns电压不变，t4时刻，次级控制器12接收到初级侧控制器11产生的第二控制信号Gs的第二脉冲的上升沿，生成第三控制信号Vgs_s的下降沿关断整流开关管Qs；
整流开关管Qs关断结束后经第二延迟时间Ts后(t5时刻)对功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p进行检测，并将检测结果跟第二阈值以及第三阈值进行比较来判定功率开关管Qp的ZVS实现情况；t5时刻，同时开通功率开关管Qp。
下个循环，初级侧控制器11将根据检测到的功率开关管Qp的ZVS实现情况来调节第二控制信号Gs第一脉冲以及第二脉冲间的时间间隔ΔT，从而调节整流开关管Qs的导通时间Ton_s1的长短。
大负载电流工作时，尽量减小第一延迟时间Td的长度而让同步整流参与整流的时间更长。
轻负载电流工作状态(即轻负载工作状态)：
t8时刻，初级侧控制器11产生的第一控制信号Vgs_p控制功率开关管Qp关断，并产生第二控制信号Gs的第一脉冲信号；变压器原边电流IL_p迅速下降到零，变压器副边电流IL_s迅速增加到最大值，次级控制器12接收到第一脉冲信号的上升沿后开始计时并在计时达到第一延迟时间Td时产生第三控制信号Vgs_s(t10时刻)，通过第三控制信号Vgs_s开通整流开关管Qs，但延迟结束之前，于t9时刻变压器副边电流IL_s下降到零，整流开关管Qs的漏源极电压Vds_s开始谐振，整流开关管Qs在t10时刻开通为非ZVS开通；
t12时刻，次级控制器12接收到初级侧控制器11产生的第二控制信号Gs的第二脉冲的上升沿，生成第三控制信号Vgs_s的下降沿关断整流开关管Qs；
整流开关管Qs关断结束后经第二延迟时间Ts后(t13时刻)对功率开关管Qp的漏源极电压Vds_p进行检测，并将检测结果跟第二阈值以及第三阈值进行比较来判定功率开关管Qp的ZVS实现情况；t13时刻，同时开通功率开关管Qp；
下个循环，初级侧控制器11将根据检测到的功率开关管Qp的ZVS实现情况来调节第二控制信号Gs第一脉冲以及第二脉冲间的时间间隔ΔT，从而调节整流开关管Qs的导通时间Ton_s2的长短。
小负载电流工作时，尽量增加第一延迟时间Td的长度而让整流开关管Qs工作的时间更短，最后只是为了产生负向励磁电流。
请再参照图6a～图6d，图6a～图6d为几个典型的第一延迟时间Td随电压信号V_Io变化关系图。
图6a所示，电压信号V_Io大于阈值Vref_Io时(即重载时)，第一延迟时间Td随电压信号V_Io减少而保持不变，电压信号V_Io小于阈值时(即轻载时)，当电压信号V_Io减小到一定程度时第一延迟Td时间出现一个跳变增加后再随电压信号V_Io的减小而线性增加；当第一延迟时间Td增加到最大值Td_max时，第一延时时间Td不再增加；
图6b所示，电压信号V_Io大于阈值Vref_Io时，第一延迟时间Td随电压信号V_Io增加而保持不变；电压信号V_Io小于阈值Vref_Io时，当电压信号V_Io减小到一定程度时第一延迟时间Td随电压信号V_Io的减小而线性增加；当第一延迟时间Td增加到最大值Td_max时，第一延时时间Td不再增加；
图6c所示，电压信号V_Io大于阈值Vref_Io2时，第一延迟时间Td随电压信号V_Io增加而保持不变；电压信号V_Io小于阈值Vref_Io2时，第一延迟时间Td随电压信号V_Io的减小而以第一斜率线性增加；当负载继续减小到小于阈值Vref_Io1时第一延迟时间Td随电压信号V_Io的减小而以第二斜率线性增加；当第一延迟时间Td增加到最大值Td_max时，延时时间不再增加。
图6d所示，在Td小于Td_max前，第一延迟时间Td随电压信号V_Io增加而线性减少；当负载继续减小到另一定程度，电压信号V_Io小到一定程度时第一延迟时间Td增加到最大值Td_max，即使负载继续减小，第一延时时间Td不再增加。
图6a～图6d所示的四种典型的第一延迟时间Td的变化曲线只是对本发明思想的一个说明，但其他类似的变化关系不应脱离本发明的保护范围。
第二实施例：
图7所示为第二实施例中反激变换器的结构示意图，与图4所示第一实施例中的反激变换器相比，本实施例中，控制装置中的次级控制器12包含过零检测电路和波谷检测电路，其中过零检测电路用来检测整流开关管Qs的电流从最大值减小到零时的时刻，并输出零电流信号ZCD；波谷检测电路用于检测整流开关管Qs的漏源极电压的谐振波谷出现时刻并产生波谷触发信号。
请参考图8，图8为控制装置的时序图，与对图6所述时序图描述不同的是在小负载电流工作时，在第一延迟时间Td结束前的t9时刻，次级控制器12通过过零检测电路检测整流开关管Qs的电流过零的时刻并输出零电流信号ZCD，零电流信号ZCD将使能次级控制器12的波谷检测电路，使得波谷检测电路在第一延迟时间Td结束后的t11时刻检测到整流开关管Qs漏源极电压的谐振波谷，并触发第三控制信号Vgs_s的产生而在波谷(第一个波谷)开通整流开关管Qs。也就说，当第一延时时间Td在零电流信号ZCD来临后结束，通过波谷检测电路检测整流开关管Qs的漏源极电压的谐振波谷，并产生触发信号来控制整流开关管Qs在第一延迟时间后的第一个波谷出现时导通。
但是，当第一延时时间Td在零电流信号ZCD来临后结束并且滞后于零电流信号ZCD很多时(即整流开关管Qs的漏源极电压振荡幅值衰减到很小时)，则控制整流开关管Qs在第一延迟时间Td后直接导通。
大负载电流工作时，第一延时时间Td在零电流信号ZCD来临前结束，则控制整流开关管Qs在第一延迟时间Td结束后直接导通。
第三实施例：
图9所示为第三实施例中反激变换器的结构示意图，与第二实施例的反激变换器的控制装置相比，第三实施例中反激变换器的控制装置改用辅助绕组(由绕组Na和电阻R1和电阻R2组成)对该反激变换器100的输入电压Vin以及功率开关管Qp的ZVS进行检测，当第一控制信号Vgs_p为高电平是采样输入电压Vin，并进行采样保持，而当第二延迟信号结束时检测功率开关管Qp的ZVS实现情况，用此时检测到的电压信号与采样保持的信号的差值来跟第二阈值以及第三阈值比较来判断功率开关管Qp的ZVS实现情况。正因为采用辅助绕组检测降低了芯片引脚的耐压，从而降低了芯片的电压工艺，可以大大提升芯片的工作频率，并仍然可采用本发明的控制方法进行控制。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括功率开关管、整流开关管和变压器，所述功率开关管与所述变压器的初级侧绕组连接，所述整流开关管与所述变压器的次级侧绕组连接，其特征在于，所述控制方法包括：
控制所述功率开关管导通一段时间后关断，并产生第一脉冲信号；
接收所述第一脉冲信号，并根据所述第一脉冲信号和所述反激变换器的负载大小控制所述整流开关管经一延时时间后导通；
在所述整流开关管导通一段时间后再输出第二脉冲信号控制所述整流开关管关断。
2.如权利要求1所述反激变换器的控制方法，其特征在于：通过控制所述第一脉冲、所述第二脉冲之间的时间间隔以及所述延迟时间的长短来控制所述整流开关管导通时间的长短。
3.如权利要求1所述反激变换器的控制方法，其特征在于：通过检测所述功率开关管的峰值电流触发控制所述功率开关管关断。
4.如权利要求1所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述延迟时间的长短根据所述负载的大小进行控制，具体包括：
检测反映所述反激变换器的负载大小的电压信号，并将检测到的所述电压信号与一阈值比较；当所述电压信号大于或等于所述阈值时，生成负载为重负载的判断结果，并根据所述判断结果与所述电压信号的大小来控制所述延迟时间的长短；当所述电压信号小于所述阈值时，生成负载为轻负载的判断结果，并根据所述判断结果与所述电压信号的大小来控制所述延迟时间的长短。
5.如权利要求4所述反激变换器的控制方法，其特征在于：当所述反激变换器的负载被判定为重负载时，以第一种函数关系控制延迟时间长短，所述第一种函数关系为所述延迟时间随所述电压信号减少保持不变或随所述电压信号的减少而增加；
当所述反激变换器的负载被判定为轻负载时，以第二种函数关系控制所述延迟时间的长短，所述第二种函数关系为所述延迟时间随所述电压信号减少而增加。
6.如权利要求1所述反激变换器的控制方法，其特征在于：根据所述第一脉冲信号和所述反激变换器的负载大小控制所述整流开关管经一延时时间后导通，包括：对所述整流开关管进行零电流检测，并在检测到电流为零时输出零电流信号：
当所述延时时间在所述零电流信号来临后结束，控制所述整流开关管在所述延迟时间后且在所述整流开关管的漏源极电压的第一个波谷出现时导通；
当所述延时时间在零电流信号来临前结束，控制所述整流开关管在所述延迟时间的结束时刻导通。
7.如权利要求1所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：在所述整流开关管关断后经第二延迟时间后再次控制所述功率开关管导通。
8.如权利要求7所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述第二延迟时间的长短根据输入电压进行控制。
9.如权利要求7所述反激变换器的控制方法，其特征在于：所述整流开关管的导通时间长短通过以下方法进行控制：在所述功率开关管关断后且经所述第二延迟时间后检测所述功率开关管的漏源极电压，并将所述功率开关管的漏源极电压跟设定的第一阈值和第二阈值进行比较；
当所述功率开关管的漏源极电压低于第一阈值而高于第二阈值时，生成恰好ZVS的判定，则在下个循环中控制所述整流开关管的导通时间保持不变；当所述功率开关管的漏源极电压低于第二阈值时，生成过ZVS的判定，则在下个周期中控制所述整流开关管的导通时间，使得所述整流开关管的导通时间比上一个周期减少；当所述功率开关管的漏源极电压高于第一阈值时，生成欠ZVS的判定，则在下个周期中控制所述整流开关管的导通时间，使得所述整流开关管的导通时间比上一个周期增加。
10.一种反激变换器，其特征在于，包括：
负载检测电路，用于检测所述反激变换器的负载大小；
变压器，其设有初级侧绕组和次级侧绕组；
功率开关管，连接在所述初级侧绕组和接地端之间；
整流开关管，连接所述次级侧绕组；
控制装置，其包含初级侧控制器以及次级控制器，其中，所述初级侧控制器用于输出一控制信号控制所述功率开关管的通断以及用于输出具有时间间隔的第一脉冲信号和第二脉冲信号至所述次级控制器；
所述次级控制器用于接收所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号，并在接收到所述第一脉冲信号时根据所述负载大小控制所述整流开关管经一延迟时间后开通以及在收到所述第二脉冲信号时控制所述整流开关管关断。
11.如权利要求10所述反激变换器，其特征在于：所述负载检测电路通过检测所述反激变换器的负载电流或输出功率来检测所述反激变换器的负载大小；当所述负载大小大于或等于所述阈值时，以第一种函数关系控制延迟时间长短，所述第一种函数关系为所述延迟时间随所述负载减少保持不变或随所述负载的减少而增加；当所述负载大小小于所述阈值时，以第二种函数关系控制所述延迟时间的长短，所述第二种函数关系为所述延迟时间随所述负载减少而增加。
12.如权利要求10所述反激变换器，其特征在于：所述初级侧控制器还用于在所述整流开关管经关断后经第二延迟时间控制功率开关管导通。
13.如权利要求12所述反激变换器，其特征在于：所述初级侧控制器设有ZVS检测电路，所述初级侧控制器通过所述ZVS检测电路检测在所述功率开关管关断后且经受控的第二延迟时间后检测所述功率开关管的漏源极电压；所述初级侧控制器将检测到的所述漏源极电压跟设定的阈值进行比较判断所述功率开关管的ZVS实现状况，并根据所述功率开关管的ZVS实现情况调节所述第一脉冲与所述第二脉冲之间的时间间隔。
14.如权利要求13所述反激变换器，其特征在于：当所述检测到的功率开关管的漏源极电压低于第一阈值而高于第二阈值时，生成恰好ZVS的判定，所述初级侧控制器在下个循环中控制所述第一脉冲与所述第二脉冲之间的时间间隔不变；当所述检测到的功率开关管的漏源极电压低于第二阈值时，生成过ZVS的判定，则所述初级侧控制器在下个循环中缩短所述第一脉冲与所述第二脉冲之间的时间间隔；当所述检测到的功率开关管的漏源极电压高于第一阈值时，生成欠ZVS的判定，则所述初级侧控制器在下个循环中延长所述第一脉冲与所述第二脉冲之间的时间间隔。
15.如权利要求10所述反激变换器，其特征在于：所述次级控制器包含过零检测电路和波谷检测电路，其中，所述过零检测电路用来检测所述整流开关管的电流从最大值减小到零时的点，并输出零电流信号；
所述波谷检测电路用于检测所述整流开关管的漏源极电压的谐振波谷出现时刻；
当所述延时时间在所述零电流信号来临后结束，控制所述整流开关管在所述延迟时间后且在所述整流开关管的漏源极电压的第一个波谷出现时导通；
当所述延时时间在零电流信号来临前结束，控制所述整流开关管在所述延迟时间结束后导通。
16.一种反激变换器，所述反激变换器包括功率开关管、整流开关管和变压器，所述功率开关管与所述变压器的初级侧绕组连接，所述整流开关管与所述变压器的次级侧绕组连接，其特征在于：还具有初级侧控制器、次级控制器以及连接于所述初级侧控制器和所述次级控制器之间的信号隔离电路；
所述初级侧控制器用于控制所述功率开关管后输出具有时间间隔的第一脉冲信号以及第二脉冲信号至所述信号隔离电路；
所述次级控制器用于经所述信号隔离电路接收所述第一脉冲信号并在收到第一脉冲信号的上升沿时开始计时且在计时达到一延迟时间后输出一控制信号控制所述整流开关管开通；以及用于经所述信号隔离电路接收到所述第二脉冲信号后将所述控制信号由高电平转为低电平以控制所述次级侧整流开关管的关断；其中，所述延迟时间的长短根据反激变换器的负载大小进行控制。
17.一种反激变换器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：初级侧控制器控制设置于所述反激变换器初级侧的功率开关管导通一端时间后关断，并产生第一脉冲信号至次级控制器；
步骤S2：次级控制器接收所述第一脉冲信号并在接收到所述第一脉冲信号的上升沿时开始计时且在计时达到一延迟时间后输出控制设置于所述反激变换器次级侧的整流开关管导通，其中，所述延迟时间的长短根据反激变换器的负载大小进行控制；
步骤S3：所述整流开关管导通一段时间后，所述初级侧控制器产生第二脉冲信号并输送至所述次级控制器；
步骤S4：所述次级控制器接收所述第二脉冲，并根据所述第二脉冲信号控制所述整流开关管关断。
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