CN115473415A - 隔离式开关变换器及其控制器和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括变压器、初级开关管和隔离电路,该控制方法包括:基于代表开关变换器输出信号的输出反馈信号与参考电压之差,产生第一补偿信号;基于第一补偿信号,分别产生第一和第二控制信号;将第一控制信号送入隔离电路的第一通道,产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号;将第二控制信号送入隔离电路的第二通道,产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号;基于第一同步信号,产生控制流过初级开关管电流峰值的第一阈值电压;以及基于第二同步信号,产生初级开关管的导通控制信号以控制初级开关管的工作频率。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路,尤其涉及准谐振控制的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。
背景技术
隔离式开关电源被广泛应用于各种离线供电系统中。隔离式开关变换器通常包括具有初级绕组和次级绕组的变压器,以提供隔离。初级开关管耦接至初级绕组,控制存储在初级绕组的能量向次级绕组传递。次级开关管耦接至次级绕组,为耦接至次级侧输出的负载提供稳定的输出电压。在峰值电流控制的隔离式开关模电源中,当流经初级开关管的电流达到关断阈值时关断初级开关管,从而控制传递给负载的能量。由于恒定的峰值电流会导致轻负载条件下效率低下,因此峰值电流信号常常需要随负载变化。然而,在没有光耦的隔离式开关电源中,如何实现初级侧与次级侧的隔离通信,向初级侧传递次级侧的负载变化信息,是本发明要解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的一个或多个问题,本发明的目的在于提供能够有效实现初级侧和次级侧通信隔离的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。
根据本发明实施例的一种用于隔离式开关变换器的控制器,该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管,该控制器包括:误差放大电路,接收与开关变换器输出信号有关的输出反馈信号,基于输出反馈信号和参考电压之差,在输出端产生第一补偿信号;控制信号产生电路,基于第一补偿信号,在输出端分别产生第一控制信号和第二控制信号;隔离电路,具有传输第一控制信号的第一通道和传输第二控制信号的第二通道,在第一输出端提供与第一控制信号电隔离的第一同步信号,在第二输出端提供与第二控制信号电隔离的第二同步信号;阈值产生电路,耦接至隔离电路的第一输出端以接收第一同步信号,基于第一同步信号,在输出端提供第一阈值电压;峰值比较电路,将代表流过初级开关管电流的电流检测信号与第一阈值电压相比较,在输出端产生关断控制信号;以及初级逻辑电路,基于第二同步信号和关断控制信号,初级逻辑电路在输出端产生初级控制信号以控制初级开关管的导通和关断。
根据本发明实施例的一种隔离式开关变换器,包括如前所述的控制器。
根据本发明实施例的一种隔离式开关变换器的控制方法,该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管、耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路,该控制方法包括:根据开关变换器的输出信号产生输出反馈信号;基于输出反馈信号与参考电压之差,产生第一补偿信号;基于第一补偿信号,分别产生第一控制信号和第二控制信号;将第一控制信号送入隔离电路的第一通道,产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号;将第二控制信号送入隔离电路的第二通道,产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号;基于第一同步信号,产生控制流过初级开关管电流峰值的第一阈值电压;以及基于第二同步信号,产生初级开关管的导通控制信号以控制初级开关管的工作频率。
在本发明的实施例中,采用双通道的隔离电路,以分别接收控制初级开关管电流峰值的第一同步信号和控制初级开关管频率的第二同步信号,保证初级开关管准确谷底导通的同时,随负载变化调节电流的阈值电压,控制提供给负载的能量,提高了开关变换器的效率。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器100的框图;
图2为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器100A的框图;
图3为根据本发明一实施例的控制信号产生电路102的电路原理图;
图4为根据本发明一实施例的误差放大电路101和控制信号产生电路102A的电路图;
图5为根据本发明一实施例的决定目标波谷值的方法流程图;
图6为根据本发明一实施例的初级侧控制电路的电路图;
图7为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器的工作波形图;
图8为根据本发明又一实施例的隔离式开关变换器的工作波形图;
图9为根据本发明一实施例的准谐振控制的隔离式开关变换器的控制方法700的方法流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例,应当注意,这里描述的实施例只用于举例说明,并不用于限制本发明。在以下描述中,为了提供对本发明的透彻理解,阐述了大量特定细节。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是,不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中,为了避免混淆本发明,未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时,它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时,不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
本发明可以被应用于任何隔离式变换器。在接下来的详细描述中,为了简洁起见,仅以反激变换器(flyback converter)为例来解释本发明的具体工作原理。
图1为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器100的框图。如图1所示,隔离式开关变换器100包括变压器T、初级开关管10、次级开关管20以及控制器30。变压器T具有初级绕组和次级绕组,其中初级绕组和次级绕组均具有第一端和第二端,初级绕组的第一端接收输入电压Vin,次级绕组的第一端提供直流输出电压Vo,第二端耦接至次级参考地。初级开关管10耦接在初级绕组的第二端与初级参考地之间。次级开关管20耦接在次级绕组的第二端与负载之间。然而,本领域技术人员可知,次级开关管20也可耦接在次级绕组的第一端与负载之间。
在图1所示的实施例中,隔离式开关变换器100的控制器30引入了准谐振控制。在准谐振控制中,开关变换器工作在非电流连续模式,当流过储能元件(变压器T)的电流下降至零后,储能元件与初级开关管10的寄生电容开始谐振,谐振电压波形随之产生。当初级开关管10两端的谐振电压在其最小值时,初级开关管10被导通(通常被成为谷底导通),从而减小开关变换器100的开关损耗和电磁干扰。
控制器30包括误差放大电路101、控制信号产生电路102、隔离电路103、阈值产生电路104、峰值比较电路105以及初级逻辑电路106。在一些实施例中,控制器30与次级开关管20集成在同一芯片内,同时为次级开关管20提供驱动电路。
在图1所示的隔离开关变换器100中,控制器30具有多个引脚,包括输出反馈引脚FB、补偿引脚COMP、次级参考地引脚SGND、初级电流检测引脚CS、初级控制引脚PDrv以及初级参考地引脚PGND。
误差放大电路101具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至输出反馈引脚FB以接收与开关变换器100输出信号(例如输出电压Vo)有关的输出反馈信号VFB,第二输入端接收参考电压VREF,输出端耦接至补偿引脚COMP。误差放大电路101基于输出反馈信号VFB和参考电压VREF之差,在输出端产生第一补偿信号Vcomp。
控制信号产生电路102耦接至补偿引脚COMP以接收第一补偿信号Vcomp,基于第一补偿信号Vcomp,控制信号产生电路102在输出端分别产生第一控制信号PL1和第二控制信号PL2,以分别控制初级开关管10的第一阈值电压VTH和开关频率。隔离电路103具有传输第一控制信号PL1的第一通道和传输第二控制信号PL2的第二通道,在第一输出端提供与第一控制信号PL1电隔离的第一同步信号SYNC1,在第二输出端提供与第二控制信号PL2电隔离的第二同步信号SYNC2。
如图1所示,阈值产生电路104耦接至隔离电路103的第一输出端以接收第一同步信号SYNC1,基于第一同步信号SYNC1,在输出端提供第一阈值电压VTH。峰值比较电路105具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至初级电流检测引脚CS以接收代表流过初级开关管电流的电流检测信号VCS,第二输入端耦接至阈值产生电路104的输出端以接收第一阈值电压VTH。峰值比较电路105将电流检测信号VCS同第一阈值电压VTH相比较,在输出端提供关断控制信号RST。初级逻辑电路106基于第二同步信号SYNC2以及关断控制信号RST,在输出端产生初级控制信号CTRLP,经初级控制引脚PDrv耦接至初级开关管10的控制端,以控制初级开关管10的导通与关断。
在图1所示的实施例中,隔离电路103提供双通道的通信隔离,分别向初级侧传递与第一控制信号PL1电隔离的第一同步信号SYNC1,以及与第二控制信号PL2电隔离的第二同步信号SYNC2。其中,第一同步信号SYNC1被配置为控制初级开关管10的第一阈值电压VTH,以控制提供给负载的能量,第二同步信号SYNC2被配置为控制初级开关管10的开关频率。
图2为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器100A的框图。与图1的开关变换器100相比,图2所示的开关变换器100A进一步包括过零检测电路107和导通控制电路108。
过零检测电路107用于检测初级开关管10两端的谐振电压是否到达其最小值,即波谷处。在图2所示的实施例中,隔离式开关变换器100A还包括位于初级侧的辅助绕组,该辅助绕组经电阻分压电路耦接至控制器30的过零检测引脚ZCD。过零检测电路107耦接耦接至过零检测引脚ZCD以接收过零检测信号VZCD,过零检测电路107将过零检测信号VZCD和过零阈值电压VZCD_TH相比较,并在输出端输出过零信号SET0。
导通控制电路108基于第二同步信号SYNC2和过零信号SET0,在输出端产生控制初级开关管10的工作频率的导通控制信号SET。在图2所示的实施例中,导通控制电路108具有第一输入端、第二输入端以及输出端,其中第一输入端耦接至隔离电路103的第二输出端以接收第二同步信号SYNC2,第二输入端耦接至过零检测电路107以接收过零信号SET0,基于过零信号SET0和第二同步信号SYNC2,导通控制电路108在输出端提供导通控制信号SET,以控制初级开关管10的导通。在一个实施例中,当第二同步信号SYNC2来临且初级开关管10两端的谐振电压达到其最小值时,初级开关管10被导通。
图3为根据本发明一实施例的控制信号产生电路102的电路原理图。在图3所示的实施例中,控制信号产生电路102包括第一控制信号产生电路120和第二控制信号产生电路121。
如图3所示,第一控制信号产生电路120包括迟滞补偿电路1201、第一比较电路1202以及第一脉冲电路1203。迟滞补偿电路1201耦接至误差放大电路101的输出端以接收第一补偿信号Vcomp,基于第一补偿信号Vcomp,在输出端提供第二补偿信号Vcomp1。在一个实施例中,迟滞补偿电路1201对第一补偿信号Vcomp上叠加一个迟滞信号。在另一个实施例中,第二补偿信号Vcomp1与第一补偿信号Vcomp成正比,其比例系数为K1。
第一比较电路1202耦接至迟滞补偿电路1201的输出端以接收第二补偿信号Vcomp1,耦接至调制信号产生电路1210的输出端以接收调制信号VCT。第一比较电路1202将第二补偿信号Vcomp1与调制信号VCT相比较,在输出端产生第一比较信号CMP1。第一脉冲电路1203接收第一比较信号CMP1,在输出端提供脉冲形式的第一控制信号PL1,以经过隔离电路103的第一通道传递至初级侧。
在图3所示的实施例中,第二控制信号产生电路121包括第二比较电路1211、波谷检测电路1212、波谷锁定电路1213以及第二脉冲电路1214。第二比较电路1211耦接至误差放大电路101的输出端以接收第一补偿信号Vcomp,耦接至调制信号产生电路1210以接收调制信号VCT,将调制信号VCT与第一补偿信号Vcomp相比较,在输出端产生第二比较信号CMP2。波谷检测电路1212用来检测谐振电压的波形。在一个实施例中,波谷检测电路1212耦接至次级开关管20以检测谐振电压的波形,并输出表示谐振电压一个或多个波谷波谷的波谷脉冲信号VP。波谷锁定电路1213接收第一比较信号CMP1、第二比较信号CMP2以接波谷脉冲信号VP,在输出端提供初级开关管导通的目标谷值,并产生与该目标波谷值相对应的频率控制信号FS。在一个实施例中,波谷锁定电路1213将调制信号VCT达到第二补偿信号Vcomp1时的谷值与当前锁定谷值相比较,根据比较结果决定是否增大目标谷值,并将调制信号VCT达到第一补偿信号Vcomp时的谷值与当前锁定谷值相比较,根据比较结果决定是否减小目标谷值。
第二脉冲电路1214基于频率控制信号FS,在输出端提供脉冲形式的第二控制信号PL2,以经过隔离电路103的第二通道传递至初级侧。
图4为根据本发明一实施例的误差放大电路101和控制信号产生电路102A的电路图。在图4所示的实施例中,误差放大电路101包括误差放大器EA。误差放大器EA具有同相输入端、反相输入端和输出端,其中同相输入端接收输出反馈信号VFB,反相输入端接收参考电压VREF,在输出端提供第一补偿信号Vcomp。
如图4所示,控制信号产生电路102A包括第一控制信号产生电路120A和第二控制信号产生电路121A。第一控制信号产生电路121A包括迟滞补偿电路1201A、第一比较电路1202A以及第一脉冲电路1203。迟滞补偿电路1201A包括比例电路。比例电路接收第一补偿信号Vcomp,在输出端提供第二补偿信号Vcomp1。在一个实施例中,第二补偿信号Vcomp1=K1*Vcomp,其中K1为大于1的比例系数。
如图4所示,调制信号产生电路1210A包括电压源VPK、开关管ST、电容器CT以及电阻器RT。如图4所示,电压源VPK具有正端和负端,其中负端耦接至次级参考地。开关管ST具有第一端、第二端和控制端,第一端耦接至电压源VPK的正端,控制端接第二控制信号PL2。电容器CT具有第一端和第二端,其中第一端耦接至开关管ST的第二端,第二端接次级参考地。电阻器RT具有第一端和第二端,其中第一端耦接至电容器CT的第一端,第二端接次级参考地。调制信号VCT在电容器CT的第一端产生。当第二控制信号PL2有效时,调制信号VCT被拉高到峰值电压,之后开始下降,直至第二控制信号PL2再次有效。
第一比较电路1202A包括比较器COM1。比较器COM1的同相输入端接收第二补偿信号Vcomp1,反相输入端耦接至电容器CT的第一端以接收调制信号VCT,在输出端提供第一比较信号CMP1。第二比较电路1211A包括比较器COM2。比较器COM2的同相输入端接收第一补偿信号Vcomp,反相输入端耦接至电容器CT的第一端以接收调制信号VCT,在输出端提供第二比较信号CMP2。
图5为根据本发明一实施例的决定目标波谷值的方法流程图。如图5所示,产生目标谷值的方法130包括步骤131~137。
在步骤131,记录第一比较信号有效时的波谷计数值为第一指定谷值。
在步骤132,记录第二比较信号有效时的波谷计数值为第二指定谷值。
在步骤133,判断第一指定谷值是否小于当前锁定谷值。若小于,则至步骤135。否则,至步骤134,目标谷值增大。
在步骤135,判断第二指定谷值与当前锁定谷值的差值是否大于一预设值。若大于,则至步骤137,目标谷值减小。否则至步骤136,目标谷值等于当前锁定谷值。
图6为根据本发明一实施例的初级侧控制电路的电路图。如图6所示,初级侧控制电路包括阈值产生电路104A、峰值比较电路105A、导通控制电路108A以及初级逻辑电路106A。
在图6所示的实施例中,阈值产生电路104A包括第一电容器C1。其中在第二同步信号SNYC2的上升沿来临时,将第一电容器C1两端的电压置高为上限阈值电压Vs2,之后第一电容器C1两端电压开始下降,并在第一同步信号SYNC1来临时对第一电容器C1两端的电压进行采样保持,以提供第一阈值电压VTH。
如图6所示,阈值产生电路104A还进一步包括计时电路1041、触发器FF1、电压源V1和V2、开关管S1和S2、电阻器R2以及采样保持电路1042。其中计时电路1041具有输入端和输出端,其中输入端耦接至隔离电路103的第二输出端以接收第二同步信号SYNC2,计时电路1041基于第二同步信号SYNC2进行计时,在输出端产生计时信号DLY。触发器FF1具有置位端、复位端和输出端,其中置位端接收第二同步信号SYNC2,复位端耦接至计时电路1041的输出端以接收计时信号DLY。电压源V1提供下限阈值电压Vs1,具有正端和负端,其中负端耦接至初级参考地。电压源V2提供上限阈值电压Vs2,具有正端和负端,其中负端耦接至初级参考地。开关管S1具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至第一电容器C1的第一端,第二端耦接至电压源V2的正端,控制端耦接至触发器FF1的输出端。开关管S2具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至第一电容器C1的第一端,第二端经电阻器R2耦接至电压源V1的正端,控制端耦接至触发器FF1的反向输出端。采样保持电路1042具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至隔离电路103的第一输出端以接收第一同步信号SYNC1,第二输入端耦接至第一电容器C1的第一端以接收第一电容器C1两端的电压,采样保持电路1042基于第一同步信号SYNC1对第一电容器C1两端的电压进行采样保持,在输出端产生第一阈值电压VTH。
峰值比较电路105A包括比较器COM3。比较器COM3的同相输入端接收电流检测信号VCS,反相输入端接收第一阈值电压VTH,在输出端提供关断控制信号RST。
导通控制电路108A包括触发器FF2、与门电路1081以及单触发电路1082。触发器FF2具有置位端、复位端和输出端,其中置位端接收第二同步信号SYNC2,复位端经单触发电路1082耦接至初级逻辑电路106A的输出端以接收初级控制信号CTRP。与门电路1081具有第一输入端、第二输入端以接输出端,其中第一输入端耦接至触发器FF2的输出端,第二输入端耦接至过零检测电路107的输出端以接收过零信号SET0,在输出端提供导通控制信号SET。初级逻辑电路106A包括触发器FF3。触发器FF3具有置位端、复位端和输出端,其中置位端耦接至导通控制电路108A的输出端以接收导通控制信号SET,复位端耦接至峰值比较电路105A的输出端以接收关断控制信号RST,在输出端提供初级控制信号CTRLP。
图7为根据本发明一实施例的隔离式开关变换器的工作波形图。如图7所示,在t0时刻,第二同步信号SYNC2来临,第一电容器C1两端的电压VC1被置高到上限阈值电压Vs2,之后电压VC1开始下降。同时,第二同步信号SYNC2来临且初级开关管10的谐振电压达到最小值,初级开关管10被导通。
流过初级开关管10的电流逐渐增大,当电流检测信号VCS达到第一阈值电压时VTH时,例如在时刻t1,初级开关管10被关断。
在t2时刻,第一同步信号SYNC1来临,对第一电容器C1两端的电压VC1进行采样保持,以提供第一阈值电压VTH。之后电压VC1被拉低至下限阈值电压Vs1。在t4时刻,第二同步信号SYNC2来临且初级开关管10的谐振电压达到其最小值,初级开关管10被再次导通。以上过程不断重复,如图7所示,随着负载增大,第一同步信号SYNC1的频率变大,第一阈值电压VTH也随之变高。
图8为根据本发明又一实施例的隔离式开关变换器的工作波形图。在图8所示的实施例中,在t0时刻,第二同步信号SYNC2来临,电压VC1被拉高,直到上限阈值电压Vs2。之后电压VC1开始下降。
在t1时刻,第二同步信号SYNC2来临且初级开关管的谐振电压达到其最小值,初级开关管10被导通。
在时刻t2,电流检测信号VCS达到第一阈值电压VTH,初级开关管10被关断。
在t3时刻,第一同步信号SYNC1来临,对电压VC1进行采样保持,以提供第一阈值电压VTH。以上过程不断重复。如图8所示,随着负载不断减小,第一阈值电压VTH也随之减小。
图9为根据本发明一实施例的准谐振控制的隔离式开关变换器的控制方法700的方法流程图。该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管、耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路,该控制方法包括步骤701~707。
在步骤701,采样开关变换器的输出信号,提供输出反馈信号。
在步骤702,基于输出反馈信号与参考电压之差,产生第一补偿信号。
在步骤703,基于第一补偿信号,分别产生第一控制信号和第二控制信号。在一个实施例中,产生第一控制信号的方法包括:基于第一补偿信号,产生第二补偿信号;将第二补偿信号与一调制信号相比较,提供第一比较信号;以及基于第一比较信号,提供第一控制信号。在进一步的实施例中,产生第二控制信号的方法包括:将第一补偿信号与调制信号相比较,产生第二比较信号;以及基于第一比较信号、第二比较信号和表征次级开关管两端电压波谷的波谷脉冲信号,产生初级开关管导通的目标波谷值,并提供与该目标谷值相对应的第二控制信号。
在步骤704,将第一控制信号送入隔离电路的第一通道,产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号。在步骤705,将第二控制信号送入隔离电路的第二通道,产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号。
在步骤706,基于第一同步信号,产生控制流过初级开关管电流峰值的第一阈值电压。在一个实施例中,在第二同步信号的上升沿来临时,将第一电容器两端的电压置高为上限阈值电压。之后第一电容器两端电压开始下降,在第一同步信号来临时对第一电容器两端的电压进行采样保持,以提供第一阈值电压。
在步骤707,基于第二同步信号,产生初级开关管的导通控制信号以控制初级开关管的工作频率。在一个实施例中,步骤707进一步包括:当第二同步信号来临且初级开关管两端的谐振电压达到其最小值时,控制初级开关管导通。
在说明书中,相关术语例如第一和第二等可以只是用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开,而不必或不意味着在这些实体或动作之间的任意实体这种关系或者顺序。数字顺序例如“第一”、“第二”、“第三”等仅仅指的是多个中的不同个体,并不意味着任何顺序或序列,除非权利要求语言有具体限定。在任何一个权利要求中的文本的顺序并不意问这处理步骤必须以根据这种顺序的临时或逻辑顺序进行,除非权利要求语言有具体规定。在不脱离本发明范围的情况下,这些处理步骤可以按照任意顺序互换,只要这种互换不会是的权利要求语言矛盾并且不会出现逻辑上荒谬。
上述说明书和实施方式仅仅是示例性的,并不用于限定本发明的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的,其他可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本发明所公开的实施例的其他变化和修改并不超出本发明的精神和保护范围。
Claims (13)
1.一种用于隔离式开关变换器的控制器,该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管,该控制器包括:
误差放大电路,接收与开关变换器输出信号有关的输出反馈信号,基于输出反馈信号和参考电压之差,在输出端产生第一补偿信号;
控制信号产生电路,基于第一补偿信号,在输出端分别产生第一控制信号和第二控制信号;
隔离电路,具有传输第一控制信号的第一通道和传输第二控制信号的第二通道,在第一输出端提供与第一控制信号电隔离的第一同步信号,在第二输出端提供与第二控制信号电隔离的第二同步信号;
阈值产生电路,耦接至隔离电路的第一输出端以接收第一同步信号,基于第一同步信号,在输出端提供第一阈值电压;
峰值比较电路,将代表流过初级开关管电流的电流检测信号与第一阈值电压相比较,在输出端产生关断控制信号;以及
初级逻辑电路,基于第二同步信号和关断控制信号,初级逻辑电路在输出端产生初级控制信号以控制初级开关管的导通和关断。
2.如权利要求1所述的控制器,其中控制信号产生电路包括第一控制信号产生电路和第二控制信号产生电路,其中:
第一控制信号产生电路包括:
迟滞补偿电路,基于第一补偿信号,产生第二补偿信号;
第一比较电路,将第二补偿信号同一调制信号相比较,在输出端产生第一比较信号;
第一脉冲电路,基于第一比较信号,提供第一控制信号;
第二控制信号产生电路,包括:
第二比较电路,将第一补偿信号同调制信号相比较,产生第二比较信号;以及
波谷锁定电路,基于第一比较信号、第二比较信号和表征次级开关管两端电压波谷的波谷脉冲信号,在输出端产生初级开关管导通的目标波谷值,并产生与该目标波谷值相对应的频率控制信号;以及
第二脉冲电路,基于频率控制信号,提供第二控制信号。
3.如权利要求2所述的控制器,其中所述调制信号在第二控制信号有效时被拉高到峰值电压,之后开始下降,直至第二控制信号再次有效。
4.如权利要求2所述的控制器,其中:
波谷锁定电路将调制信号达到第二补偿信号时的谷值与当前锁定谷值相比较,根据比较结果决定是否增大目标谷值,并将调制信号达到第一补偿信号时的谷值与当前锁定谷值相比较,根据比较结果决定是否减小目标谷值。
5.如权利要求1所述的控制器,其中所述阈值产生电路包括第一电容器,其中在第二同步信号的上升沿来临时,将第一电容器两端的电压置高为上限阈值电压,之后第一电容器两端电压开始下降,并在第一同步信号来临时对第一电容器两端的电压进行采样保持,以提供第一阈值电压。
6.如权利要求5所述的控制器,其中所述阈值产生电路包括:
计时电路,具有输入端和输出端,其中输入端耦接至隔离电路的第二输出端以接收第二同步信号,计时电路基于第二同步信号进行计时,在输出端产生计时信号;
第一触发器,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端接收第二同步信号,第二输入端耦接至计时电路的输出端以接收计时信号;
所述第一电容器,具有第一端和第二端,其中第二端耦接至初级参考地;
第一电压源,具有正端和负端,其中负端耦接至初级参考地;
第二电压源,具有正端和负端,其中负端耦接至初级参考地;
第一开关管,具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至第一电容器的第一端,第二端耦接至第一电压源的正端,控制端耦接至第一触发器的输出端;
第二开关管,具有第一端、第二端和控制端,其中第一端耦接至第一电容器的第一端,第二端经第一电阻器耦接至第二电压源的正端,控制端耦接至第一触发器的反向输出端;以及
采样保持电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至隔离电路的第一输出端以接收第一同步信号,第二输入端耦接至第一电容器的第一端以接收第一电容器两端的电压,采样保持电路基于第一同步信号对第一电容器两端的电压进行采样保持,在输出端产生第一阈值电压。
7.如权利要求1所述的控制器,所述初级逻辑电路在第二同步信号来临且检测到初级开关管两端的谐振电压达到其最小值时,控制初级开关管导通。
8.一种隔离式开关变换器,包括:
变压器,具有初级绕组和次级绕组;
初级开关管,耦接至初级绕组;
次级开关管,耦接至次级绕组;以及
如权利要求1至7中任一项所述的控制器。
9.一种隔离式开关变换器的控制方法,该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管、耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路,该控制方法包括:
根据开关变换器的输出信号产生输出反馈信号;
基于输出反馈信号与参考电压之差,产生第一补偿信号;
基于第一补偿信号,分别产生第一控制信号和第二控制信号;
将第一控制信号送入隔离电路的第一通道,产生与第一控制信号电隔离的第一同步信号;
将第二控制信号送入隔离电路的第二通道,产生与第二控制信号电隔离的第二同步信号;
基于第一同步信号,产生控制流过初级开关管电流峰值的第一阈值电压;以及
基于第二同步信号,产生初级开关管的导通控制信号以控制初级开关管的工作频率。
10.如权利要9所述的控制方法,其中产生第一控制信号的方法包括:
基于第一补偿信号,产生第二补偿信号;
将第二补偿信号与一调制信号相比较,提供第一比较信号;以及
基于第一比较信号,提供第一控制信号。
11.如权利要10所述的控制方法,其中产生第二控制信号的方法包括:
将第一补偿信号与调制信号相比较,产生第二比较信号;以及
基于第一比较信号、第二比较信号和表征次级开关管两端电压波谷的波谷脉冲信号,产生初级开关管导通的目标波谷值,并提供与该目标谷值相对应的第二控制信号。
12.如权利要9所述的控制方法,其中提供第一阈值电压的方法包括:
在第二同步信号的上升沿来临时,将第一电容器两端的电压置高为上限阈值电压;
之后第一电容器两端电压开始下降;以及
在第一同步信号来临时对第一电容器两端的电压进行采样保持,以提供第一阈值电压。
13.如权利要9所述的控制方法,进一步包括:
在第二同步信号来临且检测到初级开关管两端的谐振电压达到其最小值时,控制初级开关管导通。
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