CN114039486A - 不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法，该检测方法包括：于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数并进行采样保持，获得第一采样信号；于第二开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数，获得第二采样信号；根据第一采样信号和第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号。本发明在不增加额外的外围器件和控制芯片管脚的情况下，即可实现输入电压保护或输入电压补偿等功能，技术方案简洁，操作方便灵活。

Description

不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法

技术领域

本发明涉及不对称半桥反激变换器技术领域，具体涉及一种不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法。

背景技术

随着电力电子领域的迅猛发展，开关变换器的应用越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率开关变换器采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点；但是普通反激拓扑是硬开关，而且不能回收漏感能量，因此限制了中小功率变换器的效率和体积。为了满足功率变换器小型化、轻量化、模块化的发展趋势，软开关技术已成为电力电子技术的热点之一。“软开关”是指零电压开关(ZVS)或零电流开关，它是利用谐振原理，使开关变换器的开关管电压(或电流)按正弦(或准正弦)规律变化，当电压过零时，使器件开通(或电流自然过零时，使器件关断)，实现开关损耗为零，从而提高变换器的效率和开关频率，减小变压器、电感的体积。虽然，软开关技术能够实现功率变换器的小型化、模块化等，但是，很多电路如LLC，电路变得非常复杂，使得中小功率的变换器的成本增加，往往不利于商业竞争。而不对称半桥反激变换器(Asymmetric half bridge Converter，简称AHB)在变压器的初级侧具有两个开关，它们可以以半桥配置提供，并由针对两个开关不同的脉冲宽度调制(PWM)信号驱动。非对称半桥反激式变换器的电感器被分割以形成变压器，使得电压比基于变压器的绕组比倍增，还具有隔离的附加优点。同时，在和普通反激变换器的器件数量和复杂度比较接近的条件下能够实现两个开关管的零电压开通，回收漏感能量，并且容易实现自驱动同步整流，在有效提升效率的同时减小变压器体积，成为一个比较好的应用方案。

传统的反激变换器无论是定频反激变换器还是准谐振反激变换器(QR)，亦或者是有源钳位反激变换器(AFC)，都可以通过辅助绕组检测手段来检测输入电压，即在主开关管导通期间，辅助绕组两端的电压代表了输入电压的大小，从而可以检测输入电压，实现反激变换器系统的输入电压保护或者输入电压补偿等相关功能。

但是，由于不对称半桥反激变换器的拓扑结构与传统反激变换器的拓扑结构之间存在差异，其中，不对称半桥反激变换器的常用拓扑结构如图1a和图1b所示，以及不对称半桥反激变换器的辅助绕组上的电压波形如图2中Vaux曲线所示，由此可知，若在不对称半桥反激变换器的拓扑结构中也采用与传统的反激变换器相同的输入电压检测方法，是无法准确、直接的检测出系统的输入电压信息的。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法，在不增加额外的外围器件和控制芯片管脚的情况下，即可实现输入电压保护或输入电压补偿等功能，技术方案简洁，操作方便灵活。

根据本公开第一方面，提供了一种不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法，所述不对称半桥反激变换器包括构成半桥的第一开关管和第二开关管、变压器和控制器，该输入电压检测方法包括：

于所述第一开关管导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的预定参数并进行采样保持，获得第一采样信号；

于所述第二开关管导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的预定参数，获得第二采样信号；

根据所述第一采样信号和所述第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号。

可选地，根据所述第一采样信号和所述第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号包括：

将所述第一采样信号的绝对值与所述第二采样信号的绝对值进行相加运算，获得与所述输入电压成比例的电压检测信号。

可选地，所述电压检测信号与所述输入电压成正比例关系。

可选地，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述预定参数为表征所述变压器中任一绕组两端的电压；

所述第一采样信号为所述第一开关管导通期间采样对应的第一电压信号，所述第二采样信号为所述第二开关管导通期间采样对应的第二电压信号。

可选地，所述预定参数为所述辅助绕组两端的电压。

可选地，所述预定参数为所述变压器中辅助绕组两端电压的分压。

可选地，所述预定参数为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，

所述第一采样信号为所述第一开关管导通期间采样对应的第一电流信号，所述第二采样信号为所述第二开关管导通期间采样对应的第二电流信号，

其中，所述控制器的电压检测管脚经由电阻元件与所述变压器中辅助绕组的一端连接，所述辅助绕组的另一端与参考地连接。

可选地，获得表征输入电压信息的电压检测信号之后，还包括：

基于所述电压检测信号对所述不对称半桥反激变换器进行输入电压保护操作和/或输入电压补偿操作。

根据本公开第二方面，提供了一种不对称半桥反激变换器及其输入电压检测方法，包括：包含有原边绕组、副边绕组和辅助绕组的变压器；

串联于输入电压输入端与参考地之间的第一开关管和第二开关管；

连接于所述第二开关管的漏极与所述原边绕组的同名端之间的励磁电感；

连接于参考地与所述原边绕组的异名端之间的第一电容；以及

分别与所述第一开关管、所述第二开关管和所述辅助绕组连接的控制器，

其中，所述控制器包括：

第一控制单元，被配置为提供控制所述第一开关管导通/关断的第一驱动信号；

第二控制单元，被配置为提供控制所述第二开关管导通/关断的第二驱动信号；

输入电压检测模块，被配置为分别在所述第一开关管导通期间和所述第二开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，所述输入电压检测模块还被配置为根据两次采样结果获得表征输入电压信息的电压检测信号。

可选地，所述输入电压检测模块包括：

采样保持单元，被配置为在所述第一开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样保持，并根据采样结果输出第一采样信号；

采样单元，被配置为在所述第二开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，并根据采样结果输出第二采样信号；

运算单元，分别与所述采样保持单元和所述采样单元连接，所述运算单元被配置为接收所述第一采样信号和所述第二采样信号，并对所述第一采样信号的绝对值和所述第二采样信号的绝对值进行相加运算，以获得与所述输入电压成正比例关系的电压检测信号。

可选地，所述预定参数为所述变压器中任一绕组两端的电压。

可选地，所述预定参数为所述辅助绕组两端的电压。

可选地，所述预定参数为所述变压器中辅助绕组两端电压的分压，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

串联连接于所述辅助绕组的第一端与第二端之间的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点与所述控制器的电压检测管脚连接。

可选地，所述预定参数为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

第三电阻，所述第三电阻连接于所述控制器的电压检测管脚与所述变压器中辅助绕组的第一端之间，所述辅助绕组的第二端与参考地连接；

第三开关管，所述第三开关管连接于所述控制器的电压检测管脚与参考地之间；

第三控制单元，与所述第三开关管的控制端连接，用于在所述第一开关管和所述第二开关管的导通期间控制所述第三开关管导通。

可选地，所述预定参数为所述辅助绕组两端的电压，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

第一电容，通过第一导通件与所述辅助绕组形成回路，在所述第一开关管导通期间，所述第一导通件导通，

第二电容，所述第一电容、第二导通件和所述第二电容与所述辅助绕组形成回路，在所述第二开关管导通期间，所述第二导通件导通。

本发明的有益效果是：本发明分别在第一开关管导通期间和第二开关管导通期间对控制器的电压检测管脚上的电流大小或电压大小进行采样，并通过对两次采样结果进行相加的方式来得到与输入电压成比例的电压值信息或电流值信息，实现对输入电压的检测，在此过程中，在没有增加额外的外围器件和控制芯片管脚的情况下即可实现输入电压保护或输入电压补偿等功能，技术方案简洁，操作方便灵活。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1a示出现有的一种不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；

图1b示出现有的另一种不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；

图2示出现有的不对称半桥反激变换器在临界模式(BCM模式)下的时序波形图；

图3示出根据本公开第一实施例提供的不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；

图4示出根据本公开第二实施例提供的不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；

图5示出根据本公开第三实施例提供的不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；

图6示出根据本公开实施例提供的输入电压检测模块的结构框图；

图7示出根据本公开实施例提供的不对称半桥反激变换器的输入电压检测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

下面，参照附图对本发明进行详细说明。

图1a和图1b分别示出现有的两种不对称半桥反激变换器的电路结构，如图1a和1b所示，其中图1a中上开关管Q2为第二开关管，下开关管Q1为第一开关管；图1b中上开关管Q1为第一开关管，下开关管Q2为第二开关管，两种电路工作原理基本相同，只是绕组位置不同。以图1b为例，其工作在临界模式(BCM模式)下的工作波形如图2所示，其中，Vgs_Q1和Vgs_Q2分别为第一开关管Q1和第二开关管Q2的驱动信号波形；i_Lm为原边绕组Np上的的励磁电流波形；Vaux为辅助绕组Na两端的电压；Vds_Q1为第一开关管的漏源电压。

参考图2，图1b中所示的不对称半桥反激变换器的工作原理如下：

在t0-t1时间段内，第二控制信号Vgs_Q1为高电平，第一开关管Q1导通。该时间段内，输入电压Vin输入端的能量通过第一开关管Q1、励磁电感Lm、原边绕组Np和第一电容Cr这一回路给变压器TR励磁，励磁电流i_Lm首先从负向线性减小到零以后线性增加。此过程中励磁电感Lm、变压器TR和第一电容Cr存储能量，同时副边整流二极管D1负向截止。

在t1时刻，第二控制信号Vgs_Q1变为低电平，第一开关管Q1关断。

在t1-t2时间段内，第一开关管Q1处于关断状态，且第二开关管Q2也还未开启，此时间段为死区时间。在这段死区时间内，因为励磁电感Lm和原边绕组Np要续流，所以第一开关管Q1的结电容C1、第二开关管Q2的结电容C2、第一电容Cr、励磁电感Lm和原边绕组Np发生谐振，抽取第二开关管Q2的结电容C2的能量，使得第二开关管Q2的漏源电压Vds_Q2下降，同时给第一开关管Q1的结电容C1充电，第一开关管Q1的漏源电压Vds_Q1上升。同时该时间段内，辅助绕组Na上的电压Vaux从负压开始上升。

在t2时刻，第一开关管Q1的结电容电压达到最高，第二开关管Q2的结电容电压被抽到零电压，此时第一控制信号Vgs_Q2变为高电平，第二开关管Q2开通，这样就可以实现第二开关管Q2的零电压开通。同时，辅助绕组Na两端的电压Vaux也达到最高。

在t2-t3时间段内，不对称半桥反激变换器的副边部分中，整流二极管D1正向导通，变压器TR的原边中存储的能量开始向副边释放，励磁电流i_Lm线性下降。

在t3时刻，该时刻为不对称半桥反激变换器的初始关断时间，且在t3时刻，励磁电流i_Lm线性下降到零电流附近。

在t3-t4时间段内，该时间段为第二开关管Q2的延迟导通时间，且励磁电感Lm和第一电容Cr于该时间段内发生谐振，第一电容Cr上存储的能量通过正激的过程也向副边释放，励磁电流i_Lm进入负向。

在t4时刻，第二开关管Q2的栅极所接收的第二驱动信号Vgs_Q2变为低电平，第二开关管Q2关断。

在t4-t5时间段内，第一开关管Q1和第二开关管Q2均处于关断状态，因为励磁电流i_Lm续流所以励磁电感Lm和原边绕组Np要续流，所以第一开关管Q1的结电容C1、第二开关管Q2的结电容C2、第一电容Cr、励磁电感Lm和原边绕组Np发生谐振，抽取第一开关管Q1的结电容C1的能量，第一开关管Q1的漏源电压Vds_Q1下降，同时给第二开关管Q2的结电容C2充电，第二开关管Q2的漏源电压Vds_Q1上升。同时，辅助绕组Na两端的电压Vaux线性下降。

在t5时刻，辅助绕组Na两端的电压Vaux下降到最低，同时，第二开关管Q2的结电容电压达到最高，第一开关管Q1的结电容电压被抽到零电压，且第二控制信号Vgs_Q1变为高电平，实现了第一开关管Q1的零电压开通。这样就完成一个周期，接着继续按照同样的工作过程重复工作。

其中，BCM模式下的不对称半桥反激变换器在原理上通过控制第二开关管Q2额外多开通一段时间(如t_ZVS)，产生负向的励磁电流i_Lm，进而实现第一开关管Q1的零电压开通。

基于变压器TR的工作原理可知，变压器TR中原边绕组Np两端的电压、副边绕组Ns两端的电压以及辅助绕组Na两端的电压Vaux相互之间具有一定的比例关系。而从上述不对称半桥反激变换器的工作原理可以得知，变压器TR中原边绕组Np两端的电压、或者副边绕组Ns两端的电压、或者辅助绕组Na两端的电压Vaux均会随第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通/关断情况的变化而变化，并且在第一开关管Q1的导通期间和第二开关管Q2的导通期间，辅助绕组Na两端的电压Vaux分别维持在极小值和极大值处不变。

如图3、图4和图5所示，本公开中，不对称半桥反激变换器包括：包含有原边绕组Np、副边绕组Ns和辅助绕组Na的变压器TR、构成半桥的第一开关管Q1和第二开关管Q2、励磁电感Lm、第一电容Cr以及控制器100。

其中，第一开关管Q1的漏极与输入电压Vin输入端连接，第一开关管Q1的栅极与控制器100连接；第二开关管Q2的漏极与第一开关管Q1的源极连接，第二开关管Q2的源极与参考地连接，第二开关管Q2的栅极与控制器100连接，以及电容C1和电容C2分别为第一开关管Q1和第二开关管Q2的结电容。在同一开关周期内，第一开关管Q1和第二开关管Q2分时的导通以将输入电压Vin自变压器TR的原边部分传递至副边部分。在一个可能的实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2均为NMOS场效应晶体管。

励磁电感Lm的一端与第二开关管Q2的漏极连接，励磁电感Lm的另一端与原边绕组Np的同名端连接；第一电容Cr的一端与原边绕组Np的异名端连接，第一电容Cr的另一端与参考地连接。本实施例中，第一电容Cr为谐振电容。

不对称半桥反激变换器的副边部分包括：整流二极管D1和输出电容Co。整流二极管D1的阳极与副边绕组Ns的异名端连接，整流二极管D1的阴极与不对称半桥反激变换器的输出端连接；输出电容Co的正极与不对称半桥反激变换器的输出端连接，输出电容Co的负极与参考地连接，同时，副边绕组Ns的同名端也与参考地连接。进一步的，不对称半桥反激变换器的输出端与负载连接，负载接收不对称半桥反激变换器转换的电能(例如电压和电流)。在一些实例中，不对称半桥反激变换器转换的电能在到达负载之前还经过有滤波器。在一些实例中，滤波器是不对称半桥反激变换器的子部件、不对称半桥反激变换器的外部部件、和/或负载的子部件。在任何情况下，负载可以使用来自不对称半桥反激变换器的已滤波或未滤波的电能来执行功能。可选的，负载可以包括但不限于，计算设备和相关部件，例如微处理器、电气部件、电路、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、移动电话、电池、扬声器、照明单元、汽车/船舶/航空/火车的相关部件、马达、变压器、或从反激变换器接收电压或电流的任何其它类型的电气设备和/或电路。

控制器100包括：第一控制单元110、第二控制单元120和输入电压检测模块130。其中，第一控制单元110与第一开关管Q1的栅极连接、第二控制单元120与第二开关管Q2的栅极连接，输入电压检测模块130经由控制器100的电压检测管脚Vs与辅助绕组Na连接。

第一控制单元110被配置为提供控制第一开关管Q1导通/关断的第一驱动信号Vgs_Q1至第一开关管Q1的栅极。例如，第一控制单元110被配置为在每个开关周期内采样变压器TR中任一绕组两端的电压(优选为辅助绕组Na两端的电压Vaux)，并在辅助绕组Na两端的电压Vaux从高到低的过零时刻开始延迟预定时间后生成控制第一开关管Q1开通的开通信号，即高电平状态的第一驱动信号Vgs_Q1。可选的，所延迟的预定时间可设置为等于不对称半桥反激变换器的谐振周期时间乘以x，其中，x包括但不限定于1/5、9/40、1/4、7/24、1/3中的一个，同时，x还可以是在1/5至1/3范围内的任一实数值，优选为1/4。

第二控制单元120被配置为提供控制第二开关管Q2导通/关断的第二驱动信号Vgs_Q2至第二开关管Q2的栅极。例如，第二控制单元120可被配置为在不对称半桥反激变换器的BCM模式(临界模式)下，根据不对称半桥反激变换器的预设参数对时间的积分情况确定第二开关管Q2的初始关断时刻，即图2中的t3时刻，并在t3时刻开始延迟一定时间后输出控制第二开关管Q2关断的关断信号即低电平的第二驱动信号Vgs_Q2至第二开关管Q2的栅极。或者，该第二控制单元120可被配置为在不对称半桥反激变换器的DCM模式(断续模式)下，根据对不对称半桥反激变换器的特定参数的采样结果输出具有对应控制时序的第二驱动信号Vgs_Q2至第二开关管Q2的栅极，以控制第二开关管Q2在一个开关周期内的导通次数。

输入电压检测模块130被配置为分别在第一开关管Q1导通期间和第二开关管Q2导通期间对不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，同时，该输入电压检测模块130还被配置为根据两次采样结果获得表征输入电压信息的电压检测信号。

进一步地，参考图6，输入电压检测模块130包括：采样保持单元131、采样单元132和运算单元133。

其中，采样保持单元131被配置为在第一开关管Q1的导通期间(例如图2中的t0-t1时间段内)对不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样保持，并根据采样结果输出第一采样信号。

采样单元132被配置为在第二开关管Q2的导通期间(例如图2中的t2-t3时间段内、或者t2-t4时间段内)对不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，并根据采样结果输出第二采样信号。

运算单元133分别与采样保持单元131和采样单元132连接，该运算单元133被配置为接收第一采样信号和第二采样信号，并对所接收的第一采样信号的绝对值和第二采样信号的绝对值进行相加运算，以获得与输入电压Vin成正比例关系的电压检测信号。

示例性的，若不对称半桥反激变换器中控制器100的电压检测管脚Vs可以承受负压，则在一些实施例中，不对称半桥反激变换器的预定参数为表征变压器TR中任一绕组两端的电压，此时，第一采样信号为第一开关管Q1导通期间采样获得的对应的第一电压信号，第二采样信号为第二开关管Q2导通期间采样获得的对应的第二电压信号。示例性的，以预定参数为表征辅助绕组Na两端的电压Vaux为例，此时，控制器100的电压检测管脚Vs可直接与辅助绕组Na的一端连接，同时，辅助绕组Na的另一端与参考地连接。

在另一些实施例中，对称半桥反激变换器的预定参数为变压器TR中任一绕组两端电压的分压。示例性的，以预定参数为辅助绕组Na两端电压Vaux的分压为例，此时，参考图3，不对称半桥反激变换器还包括：第一电阻R1和第二电阻R2。其中，第一电阻R1和第二电阻R2依次串联连接于辅助绕组Na的异名端与同名端之间，且第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点与控制器100的电压检测管脚Vs连接。且需要说明的是，当图3中辅助绕组Na的异名端和同名端上的连接关系互换之后，本公开的技术方案同样适用。

也即是说，本公开中，辅助绕组Na两端的电压可以在经第一电阻R1和第二电阻R2分压后，由控制器100的电压检测管脚Vs进行采样，也可由由控制器100的电压检测管脚Vs直接对辅助绕组Na两端的电压进行采样。

基于前述对图2和图3的描述，可知，若以预定参数为变压器TR中辅助绕组Na两端的电压Vaux为例，则在第一开关管Q1导通期间，经采样保持后所获得的第一采样信号(记为Vaux1)如下：

Vaux1＝-(Na/Np)*(Vin-Vc) (1)，

在第二开关管Q2导通期间，经采样后获得的第二采样信号(记为Vaux2)如下：

Vaux2＝(Na/Np)*Vc (2)，

其中，Na为辅助绕组的匝数，Np为原边绕组的匝数，Vin为输入电压，Vc为第一电容Cr两端的电压。

进而，基于公式(1)和公式(2)可知，经运算单元133将该第一采样信号Vaux1的绝对值与该第二采样信号Vaux2的绝对值相加后所获得的电压检测信号(记为Vina)如下：

Vina＝|Vaux1|+|Vaux2|＝(Na/Np)*(Vin-Vc)+(Na/Np)*Vc，

简化后可得：

也即是说，运算单元133最终会输出一个与输入电压Vin成正比例关系的电压值

当输入电压Vin发生变化时，该电压值也会随之产生相应的变化。因此，通过对运算单元133输出的电压值进行检测，即可等效的实现对输入电压Vin的检测，进而能够为后续对输入电压Vin的保护操作和/或补偿操作等功能提供实现基础。

或者，当不对称半桥反激变换器的预定参数为表征变压器TR中辅助绕组Na两端的电压Vaux时，还可采用如图4所示的整流电路形式，参考图4，此时，不对称半桥反激变换器还包括：第一电容C3、第二电容C4、第一导通件D2和第二导通件D3。其中，第一电容C3通过第一导通件D2与辅助绕组Na形成第一回路，而第一电容C3、第二导通件D3和第二电容C4与辅助绕组Na形成第二回路。基于不对称半桥反激变换器中辅助绕组Na的工作原理可知，在第一开关管Q1导通期间，第一导通件D2导通；在第二开关管Q2导通期间，第二导通件D3导通。

可选的，第一导通件D2和第二导通件D3可均选用为二极管。此时，第二电容C4连接于控制器的电压检测管脚Vs与参考地之间，第一电容C3的一端与辅助绕组Na的异名端连接，第一电容C3的另一端与第二导通件D3的阳极连接，第二导通件D3的阴极与控制器的电压检测管脚Vs连接，第一导通件D2的阳极与参考地连接，第一导通件D2的阴极与第二导通件D3的阳极连接。或者，第一导通件D2和第二导通件D3也可均选用为其他由驱动电压控制开关元件，只要可以使得在第一开关管Q1导通期间，第一导通件D2导通而第二导通件D3关断；在第二开关管Q2导通期间，第二导通件D3导通而第一导通件D2关断即可。

进一步的，基于图4可知，该实施例中，在第一开关管Q1导通期间，第一电容C3两端的电压(记为V_C3)如下：

V_C3＝(Na/Np)*(Vin-Vc) (4)，

在第二开关管Q2导通期间，辅助绕组Na两端的电压Vaux如下：

Vaux＝(Na/Np)*Vc (5)，

进而，基于图4中电路的工作原理可知，在第二开关管Q2导通期间，第二电容C4两端的电压(记为V_C4)如下：

V_C4＝V_C3+Vaux＝(Na/Np)*(Vin-Vc) (6)，

其中，Na为辅助绕组的匝数，Np为原边绕组的匝数，Vin为输入电压，Vc为第一电容Cr两端的电压。

也即是说，第二开关管Q2导通期间内第二电容C4两端的电压即为第一开关管Q1导通期间和第二开关管Q2导通期间内的辅助绕组Na两端的电压相加。进而，基于图4所示出的电路结构，只需通过在第二开关管Q2导通期间采样第二电容C4两端的电压即可等效的获得电路的输入电压Vin。

在又一些实施例中，不对称半桥反激变换器的预定参数为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚Vs的电流，该方案可以适用于某些管脚不支持负压的控制器芯片，此时，第一采样信号为第一开关管Q1导通期间采样获得的对应的第一电流信号，第二采样信号为第二开关管Q2导通期间采样获得的对应的第二电流信号。此时，参考图5，不对称半桥反激变换器还包括：第三电阻RFB1、第三开关管Q3和第三控制单元140。其中，第三电阻RFB1连接于控制器100的电压检测管脚Vs与辅助绕组Na的异名端之间，辅助绕组Na的同名端与参考地连接；第三开关管Q3连接于控制器100的电压检测管脚Vs与参考地之间；而第三控制单元140与第三开关管Q3的控制端连接，用于在第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通期间控制第三开关管Q3导通。

可选的，本实施例中，第三开关管Q3可以集成于控制器100内部，也可设置于控制器100的外部，本发明对此不作限定。以及在一个可能的实施例中，第三开关管Q3为NMOS场效应晶体管。

进一步的，基于图5可知，该实施例中，在第一开关管Q1导通期间，经采样保持后所获得的第一采样信号(记为Is1)如下：

在第二开关管Q2导通期间，经采样后获得的第二采样信号(记为Is2)如下：

其中，Na为辅助绕组的匝数，Np为原边绕组的匝数，Vin为输入电压，Vc为第一电容Cr两端的电压，RFB1为第三电阻的阻值。

进而，基于公式(7)和公式(8)可知，经运算单元133将该第一采样信号Is1的绝对值与该第二采样信号Is2的绝对值相加后所获得的电压检测信号如下：

简化后可得：

也即是说，运算单元133最终会输出一个与输入电压Vin成正比例关系的电流值

当输入电压Vin发生变化时，该电流值也会随之产生相应的变化。因此，通过对运算单元133输出的电流值进行检测，即可等效的实现对输入电压Vin的检测，进而能够为后续对输入电压Vin的保护和/或补偿等功能提供实现基础。

需要说明的是，前述各实施例中均为采用采样保持单元131和采样单元132来分别对第一采样信号和第二采样信号进行采样。但是本公开中还可以仅在输入电压检测模块130中设置一个采样单元，并将其配置为在第一开关管Q1导通期间由该采样单元对预定参数进行采样，在第一开关管Q1关断后将其采样结果传输至寄存器或缓存器中进行缓存，在第二开关管Q2导通期间，同样由该采样单元对预定参数进行采样，之后，仅需将缓存的信号和在第二开关管Q2导通期间采样的信号同时输送至运算单元133中进行相加运算即可。如此，可以节省资源，降低生产成本。

另外，第一控制单元110、第二控制单元120和输入电压检测模块130在各自工作过程中所针对的不对称半桥反激变换器的参数可以为同一参数，也可以为不同的参数。以及，当第一控制单元110、第二控制单元120和输入电压检测模块130在各自的工作过程需要对不对称半桥反激变换器的某参数进行采样时，可以为采用相同的采样单元和/或采样保持单元进行采样，也即在控制器100中设置可被第一控制单元110、第二控制单元120和输入电压检测模块130分时或同时调用的公共的采样单元和/或采样保持单元，以减小控制器体积，降低制作成本。同样的，也可以在第一控制单元110、第二控制单元120和输入电压检测模块130中分别设置各自的采样单元和/或采样保持单元，以避免各单元或模块之间的相互干扰，提高系统运行的准确性和可靠性。具体可根据实际情况进行合理选择，本公开对此不作限制。

参考图7，图7示出根据本公开实施例提供的不对称半桥反激变换器的输入电压检测方法的流程图，该输入电压检测方法可用于前述图3至图6中所描述的不对称半桥反激变换器中，也可应用于与前述图3和图5中的辅助绕组Na的同名端相反的不对称半桥反激变换器结构中。

如图7所示，本公开中，反激变换器的输入电压检测方法包括执行步骤S01至步骤S03。

具体的，在步骤S01中，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数并进行采样保持，获得第一采样信号。

在步骤S02中，于第二开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数，获得第二采样信号。

在一些实施例中，预定参数为表征变压器TR中任一绕组两端的电压。其中，优选为辅助绕组Na两端的电压。示例性的，以预定参数为表征辅助绕组Na两端的电压为例，进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第一开关管Q1的导通期间(如图2中的t0-t1时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样保持单元131对辅助绕组Na两端的电压进行采样保持。以及，于第二开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第二开关管Q2的导通期间(如图2中的t2-t3时间段内、或t2-t4时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样单元132对辅助绕组Na两端的电压进行采样。具体采样结果可参考前述对图6的描述，此处不再赘述。可以理解的是，此时，第一采样信号为第一开关管Q1导通期间采样获得的对应的第一电压信号，第二采样信号为第二开关管Q2导通期间采样获得的对应的第二电压信号。

在另一些实施例中，预定参数为表征变压器TR中任一绕组两端电压的分压，其中，优选为表征辅助绕组Na两端电压的分压。示例性的，以预定参数为辅助绕组Na两端电压的分压为例，进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第一开关管Q1的导通期间(如图2中的t0-t1时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样保持单元131对图3中第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点上的电压进行采样保持。以及，于第二开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第二开关管Q2的导通期间(如图2中的t2-t3时间段内、或t2-t4时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样单元132对图3中第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点上的电压进行采样。

在又一些实施例中，预定参数为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚Vs的电流。进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第一开关管Q1的导通期间(如图2中的t0-t1时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样保持单元131对图5中流进控制器100的电压检测管脚Vs的电流进行采样保持。以及，于第二开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的预定参数即为在第二开关管Q2的导通期间(如图2中的t2-t3时间段内、或t2-t4时间段内)利用输入电压检测模块130中的采样单元132对图5中流出控制器100的电压检测管脚Vs的电流进行采样。具体采样结果可参考前述对图6的描述，此处不再赘述。可以理解的是，此时，第一采样信号为第一开关管Q1导通期间采样获得的对应的第一电流信号，第二采样信号为第二开关管Q2导通期间采样获得的对应的第二电流信号。

在步骤S03中，根据第一采样信号和第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号。

本实施例中，根据第一采样信号和第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号包括：将第一采样信号的绝对值与第二采样信号的绝对值进行相加运算，获得与输入电压成比例的电压检测信号。进一步的，由前述公式(3)和/或公式(6)和/或公式(9)可知，电压检测信号与输入电压Vin成正比例关系。

进一步的，获得表征输入电压信息的电压检测信号之后，还包括：基于电压检测信号对不对称半桥反激变换器进行输入电压保护操作和/或输入电压补偿操作。

具体的，当预定参数为变压器TR中任一绕组两端的电压或预定参数为变压器TR中任一绕组两端电压的分压时，可利用运算单元133对第一采样信号的绝对值和第二采样信号的绝对值进行相加运算，以获得与输入电压Vin成比例的电压值

进而，基于该电压值，可实现对输入电压Vin的保护操作和/或补偿操作。具体运算过程可参考前述对图6的描述，此处不再赘述。其中，k为分压系数。且当k等于1时，表示直接对变压器TR中任一绕组两端的电压进行的采样；当k小于1时，表示先对变压器TR中任一绕组两端的电压进行分压后再进行的采样。

当预定参数为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚Vs的电流时，可利用运算单元133对第一采样信号的绝对值和第二采样信号的绝对值进行相加运算，以获得与输入电压Vin成比例的电流值

进而，基于该电流值，可实现对输入电压Vin的保护操作和/或补偿操作。具体运算过程可参考前述对图6的描述，此处不再赘述。

综上，本公开中，通过在第一开关管导通期间和第二开关管导通期间分别对控制器的电压检测管脚上的电流大小或电压大小进行采样，以及对两次采样结果的绝对值进行相加的方式来得到与输入电压成比例的电压值信息或电流值信息，实现了对输入电压的等效检测。在此过程中，在没有增加额外的外围器件和控制芯片管脚的情况下即可实现输入电压保护或输入电压补偿等功能，技术方案简洁，操作方便灵活。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种不对称半桥反激变换器的输入电压检测方法，所述不对称半桥反激变换器包括构成半桥的第一开关管和第二开关管、变压器和控制器，其中，所述输入电压检测方法包括：

于所述第一开关管导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的预定参数并进行采样保持，获得第一采样信号；

于所述第二开关管导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的预定参数，获得第二采样信号；

根据所述第一采样信号和所述第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号。

2.根据权利要求1所述的输入电压检测方法，其中，根据所述第一采样信号和所述第二采样信号获得表征输入电压信息的电压检测信号包括：

将所述第一采样信号的绝对值与所述第二采样信号的绝对值进行相加运算，获得与所述输入电压成比例的电压检测信号。

3.根据权利要求2所述的输入电压检测方法，其中，所述电压检测信号与所述输入电压成正比例关系。

4.根据权利要求1所述的输入电压检测方法，其中，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述预定参数为表征所述变压器中任一绕组两端的电压；

所述第一采样信号为所述第一开关管导通期间采样对应的第一电压信号，所述第二采样信号为所述第二开关管导通期间采样对应的第二电压信号。

5.根据权利要求1所述的输入电压检测方法，其中，所述预定参数为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，

所述第一采样信号为所述第一开关管导通期间采样对应的第一电流信号，所述第二采样信号为所述第二开关管导通期间采样对应的第二电流信号，

其中，所述控制器的电压检测管脚经由电阻元件与所述变压器中辅助绕组的一端连接，所述辅助绕组的另一端与参考地连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的输入电压检测方法，其中，获得表征输入电压信息的电压检测信号之后，还包括：

基于所述电压检测信号对所述不对称半桥反激变换器进行输入电压保护操作和/或输入电压补偿操作。

7.一种不对称半桥反激变换器，其中，包括：

包含有原边绕组、副边绕组和辅助绕组的变压器，

串联于输入电压输入端与参考地之间的第一开关管和第二开关管，

以及分别与所述第一开关管、所述第二开关管和所述辅助绕组连接的控制器，

其中，所述控制器包括：

第一控制单元，被配置为提供控制所述第一开关管导通/关断的第一驱动信号；

第二控制单元，被配置为提供控制所述第二开关管导通/关断的第二驱动信号；

输入电压检测模块，被配置为分别在所述第一开关管导通期间和所述第二开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，所述输入电压检测模块还被配置为根据两次采样结果获得表征输入电压信息的电压检测信号。

8.根据权利要求7所述的不对称半桥反激变换器，其中，所述输入电压检测模块包括：

采样保持单元，被配置为在所述第一开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样保持，并根据采样结果输出第一采样信号；

采样单元，被配置为在所述第二开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的预定参数进行采样，并根据采样结果输出第二采样信号；

运算单元，分别与所述采样保持单元和所述采样单元连接，所述运算单元被配置为接收所述第一采样信号和所述第二采样信号，并对所述第一采样信号的绝对值和所述第二采样信号的绝对值进行相加运算，以获得与所述输入电压成正比例关系的电压检测信号。

9.根据权利要求7和8中任一项所述的不对称半桥反激变换器，其中，所述预定参数为所述变压器中任一绕组两端的电压。

10.根据权利要求9中所述的不对称半桥反激变换器，其中，所述预定参数为所述变压器中辅助绕组两端电压的分压，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

串联连接于所述辅助绕组的第一端与第二端之间的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点与所述控制器的电压检测管脚连接。

11.根据权利要求7和8中任一项所述的不对称半桥反激变换器，其中，所述预定参数为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

第三电阻，所述第三电阻连接于所述控制器的电压检测管脚与所述变压器中辅助绕组的第一端之间，所述辅助绕组的第二端与参考地连接；

第三开关管，所述第三开关管连接于所述控制器的电压检测管脚与参考地之间；

第三控制单元，与所述第三开关管的控制端连接，用于在所述第一开关管和所述第二开关管的导通期间控制所述第三开关管导通。

12.根据权利要求9中所述的不对称半桥反激变换器，其中，所述预定参数为所述辅助绕组两端的电压，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：

第一电容，通过第一导通件与所述辅助绕组形成回路，在所述第一开关管导通期间，所述第一导通件导通，

第二电容，所述第一电容、第二导通件和所述第二电容与所述辅助绕组形成回路，在所述第二开关管导通期间，所述第二导通件导通。

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