CN117277814A - 一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法 - Google Patents

一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法，控制电路包括开关控制模块、高压启动充电模块、第一电容充电模块和负向励磁模块；在系统上电后，交流电或直流电经过高压启动充电模块后产生供电电压，第一电容充电模块接收供电电压对第一电容充电，在第一电容上产生第一电压后，开关控制模块控制负向励磁模块导通，使得在变压器的原边侧产生负向电流，当负向励磁模块关断后，基于该负向电流在第一开关管导通前将第一开关管结电容上的电荷抽走，以实现上电后第一个开关周期的第一开关管的零电压导通。通过实现上电后第一个开关周期第一开关管的零电压导通，不仅可以降低开关损耗，还可以降低副边器件的SR应力，便于副边器件的选型。

Description

一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及反激变换器领域，具体涉及一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法。
背景技术
反激变换器包括非对称半桥反激变换器(AHB)，如图1a所示，为一种非对称半桥反激变换器的电路图，其包括具有原边绕组Np和副边绕组Ns的变压器T，位于变压器T原边侧的第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感Lk和电容Cr，以及位于变压器T副边侧的二极管D1和输出电容Co；图1b为非对称半桥反激变换器的另外一种结构。非对称半桥反激变换器相比常规的PWM或准谐振反激变换器效率更高。在重载时一般工作在两个开关管互补的状态，而轻载时一般采用降低开关频率的方式，减小开通损耗，从而进入DCM模式；而DCM模式会有额外的开通损耗，开关频率越高，损耗越大。现有技术通常采用零电压导通(ZVS)的方式来降低损耗，如图2所示，为现有技术中的一种实现第一开关管零电压导通的实施例，如图2中所示，其在第二开关管Q2两端并联设置有负向励磁模块，在第一开关管和第二开关管关断的情况下，当控制信号Vctrl控制负向励磁模块导通时，在电感Lk所在的回路上可以产生负向的励磁电流，当负向励磁模块关断时，通过该负向励磁电流在第一开关管Q1导通前将第一开关管Q1电容上的电荷抽走，以实现第一开关管的零电压导通。如图3所示，为现有技术中的另一种实现第一开关管零电压导通的实施例，如图3中所示，负向励磁模块设置在辅助绕组的两端，当控制信号Vctrl控制负向励磁模块导通时，在原边侧可以感应出负向励磁电流，当负向励磁模块关断时，通过该负向励磁电流将第一开关管Q1电容上的电荷抽走，以实现第一开关管的零电压导通。虽然图2-3中的方式可以实现第一开关管的零电压导通，但是其负向励磁电流都是反激变换器在稳定的工作状态下实现的，在稳态下，电容Cr上存在电压，基于该电压的存在即而可以实现第一开关管的零电压导通。而在系统开始上电后的前几个开关周期，电容Cr上的电压还未建立起来，因此，此时即便负向励磁模块导通，也不能产生负向的励磁电流，即而不能实现前几个开关周期的零电压导通，这会导致副边SR应力较高，也即对副边器件的要求较高，对副边器件的选型带来不便，另外也会存在一定的开关损耗。因此有必要对现有技术中存在的问题进行改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非对称反激变换器控制电路及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
根据本发明第一方面，提供了一种非对称半桥反激变换器的控制电路，所述反激变换器包括变压器、位于变压器原边侧且连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间的第一开关管和第二开关管、以及在所述第二开关管导通状态下位于所述第二开关管导通回路上的第一电容和第一电感；所述控制电路包括：
开关控制模块，与所述第一开关管和所述第二开关管连接，输出第一控制信号和第二控制信号以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通或关断；
高压启动充电模块，在上电后其接收交流电或直流电，基于所述交流电或者所述直流电输出供电电压；
第一电容充电模块，接收所述供电电压，基于所述供电电压实现对所述第一电容进行充电，使得在所述第一开关管导通前，所述第一电容上产生第一电压；
负向励磁模块，连接在所述变压器的原边侧和/或辅助绕组侧，由所述开关控制模块控制所述负向励磁模块的导通或关断；
当所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器的原边侧上产生负向电流；当所述负向励磁模块关断后，基于所述负向电流在所述第一开关管导通前将所述第一开关管结电容上的电荷抽走以实现上电后第一个开关周期中所述第一开关管的零电压导通；
其中，在正常工作状态下的所述第一开关管导通时所述变压器上产生的电流的方向为正向，所述负向电流为与所述正向方向相反的电流。
可选地，所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述第一电容充电模块的输出端连接于所述第一节点、或者所述第一节点到参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任一节点上。
可选地，所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述控制电路还包括隔离电路模块；所述隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接；所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述第一节点至参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
可选地，所述第二开关管和所述第一开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述控制电路还包括隔离电路模块，所述隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接，所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述输入电压至所述第一节点之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
可选地，所述第二开关管兼作为所述负向励磁模块；
在所述第一电压产生后，所述开关控制模块控制所述第二开关管导通，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生负向电流。
可选地，所述负向励磁模块并联连接在所述第二开关管的两端；
在所述第一开关管导通前，当所述开关控制模块控制所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
可选地，在所述第一开关管导通前，所述开关控制模块控制第二开关管也处于导通状态，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
可选地，所述负向励磁模块包括第三开关管或者电流源。
可选地，所述负向励磁模块并联设置在所述辅助绕组的两端；由所述开关控制模块控制其导通或关断；
在所述第一开关管导通前，当所述开关控制模块控制所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
可选地，所述负向励磁模块包括第四开关管或者电流源，以及还包括连接在所述供电电压或者由所述供电电压产生的电压与参考地之间的第二电容。
根据本发明第二方面，提供了一种非对称半桥反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括变压器、位于变压器原边侧且连接在所述反激变换器的输入端和参考地之间的第一开关管和第二开关管、以及在所述第二开关管导通状态下位于所述第二开关管导通回路上的第一电容和第一电感；所述控制方法包括：
开关控制模块输出第一控制信号和第二控制信号分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通或关断；
高压启动充电模块在上电后基于交流电或直流电输出供电电压；
第一电容充电模块接收所述供电电压，基于所述供电电压实现对所述第一电容进行充电，使得在所述第一开关管导通前，所述第一电容上产生第一电压；
将负向励磁模块连接在所述变压器的原边侧或者辅助绕组侧；由开关控制模块控制所述负向励磁模块的导通或关断；
当所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器的原边侧上产生负向电流；当所述负向励磁模块关断后，基于所述负向电流实现上电后第一个开关周期中所述第一开关管的零电压导通；
其中，在正常工作状态下的所述第一开关管导通时所述变压器上产生的电流的方向为正向，所述负向电流为与所述正向方向相反的电流。
可选地，所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间时，所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
将所述第一电容充电模块的输出端连接于所述第一节点、或者所述第一节点到参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任一节点上。
可选地，所述第二开关管和所述第一开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间时，所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
将隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接，所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述输入电压至所述第一节点之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
可选地，将所述第二开关管兼作为所述负向励磁模块；在所述第一电压产生后，所述开关控制模块控制所述第二开关管导通，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生负向电流。
本发明的有益效果至少包括：
本发明提供的一种非对称半桥反激变换器的控制电路和控制方法，控制电路包括开关控制模块、高压启动充电模块、第一电容充电模块和负向励磁模块；在系统上电后，交流电或者直流电经过高压启动充电模块后产生供电电压，第一电容充电模块接收供电电压对第一电容Cr充电，在第一电容Cr上产生第一电压VCr后，开关控制模块控制负向励磁模块导通，使得在变压器的原边侧产生负向电流，当负向励磁模块关断后，基于该负向电流在第一开关管导通前将第一开关管结电容上的电荷抽走，以实现上电后第一个开关周期的第一开关管的零电压导通。通过实现上电后第一个开关周期第一开关管的零电压导通，不仅可以降低开关损耗，还可以降低副边器件的SR应力，便于副边器件的选型。
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示出了现有技术中非对称反激变换器的一种原理图；
图1b示出了现有技术中非对称反激变换器的另一种原理图；
图2示出了现有技术中非对称反激变换器的实现第一开关管零电压导通的一种原理图；
图3示出了现有技术中非对称反激变换器的实现第一开关管零电压导通的另一种原理图；
图4示出了本发明提供的第一实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图；
图5示出了本发明提供的第二实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图；
图6示出了本发明图5实施例中负向励磁模块的一个实施例的原理图；
图7示出了本发明提供的第三实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图；
图8示出了本发明图7实施例中负向励磁模块的一个实施例的原理图；
图9示出了本发明提供的第四实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图；
图10示出了本发明提供的第五实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图；
图11示出了本发明提供的第六实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期第一开关管零电压导通的原理图。
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。
如图4所示，为本发明提供的第一实施例的非对称反激变换器实现上电后第一个开关周期的第一开关管零电压导通的原理图，该反激变换器包括变压器T、位于变压器原边侧且连接在反激变换器的输入电压Vin和参考地之间的第一开关管Q1和第二开关管Q2、以及第二开关管Q2导通状态下位于第二开关管Q2导通回路上的第一电容Cr和第一电感Lk；在第一开关管Q1和第二开关管Q2上分别存在结电容C1和结电容C2。其中第一电感Lk可以为变压器的漏感，也可以是单独设置的电感。变压器T包括原边绕组Np和副边绕组Ns，原边绕组Np的等效电感为励磁电感Lm；在变压器T的副边侧还包括第一二极管D1和输出电容Co；其中第一二极管可以用同步整流开关管代替。
如图4中所示，控制电路100包括开关控制模块、高压启动充电模块、第一电容充电模块和负向励磁模块，开关控制模块与第一开关管Q1和第二开关管Q2连接，输出第一控制信号Vg1和第二控制信号Vg2以分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的导通或关断；其中，开关控制模块包括逻辑控制以及驱动电路等。高压启动充电模块在上电后其接收交流电或者直流电，基于该交流电或者直流电输出供电电压VCC；作为本发明的一个实施例，可以接收母线电压HV，基于母线电压输出供电电压VCC；其中母线电压HV可以由交流电经过整流后得到。第一电容充电模块接收供电电压VCC，基于供电电压VCC实现对第一电容Cr进行充电，使得在第一开关管Q1和第二开关管Q2导通前，第一电容Cr上产生第一电压VCr。如图4中所示，供电电压VCC也可以为开关控制模块进行供电。负向励磁模块连接在变压器T的原边侧，由开关控制模块控制负向励磁模块的导通或关断；如图4中所示，负向励磁模块由第二开关管Q2构成，开关控制模块输出第二控制信号Vg2控制第二开关管Q2的导通或关断；在系统上电后，母线电压HV经过高压启动供电模块后将供电电压VCC逐渐充到相应的工作电压，在供电电压VCC上升的过程中，通过第一电容充电模块对第一电容Cr可以同步进行充电，并可以将第一电容Cr充电至第一电压VCr，使得在开关控制模块输出相应的控制信号之前，第一电容Cr上已经有足够的初始电压。在第一电容Cr上存在第一电压Cr后，开关控制模块控制负向励磁模块导通，在图4中，也即当第二开关管Q2导通时，由于第一电压Vcr的存在，可以在变压器的原边侧上产生负向电流，在第二开关管Q2关断时，基于该负向电流在第一开关管导通Q1前将第一开关管Q1结电容C1上的电荷抽走，当第一开关管Q1导通时，可以实现上电后第一个开关周期中第一开关管Q1的零电压导通。其中，在正常工作状态下的第一开关管导通时变压器上产生的电流的方向为正向，负向电流为与正向电流方向相反的电流。系统上电后前期一般工作在断续模式(DCM)，作为本发明的其他实施例，在系统上电，并在第一电容Cr上产生第一电压VCr后，也可以在前几个开关周期内，使系统强制工作在临界模式(BCM模式)下，在该种工作模式下也是通过先开通第二开关管的方式实现第一开关管的零电压导通；等系统正常工作后，切换为正常工作模式。
其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2连接的公共节点为第一节点N1；第一电容充电模块的输出端可以连接于第一节点N1、或者第一节点N1到参考地之间能够使第一电容Cr上产生第一电压VCr的任一节点上。图4中示意出了第一电容充电模块对第一电容Cr和励磁电感Lm的公共节点N2进行充电产生第一电压VCr的实施例。作为本发明的其他实施例，第一电容充电模块也可以对第一节点N1进行充电产生第一电压VCr；当第一电感Lk为单独设置的电感时，也可以将第一电容充电模块的输出端连接到第一电感Lk和励磁电感Lm的公共节点处以产生第一电压VCr。因此，第一电容充电模块的输出端位置的设置可以根据实际情况进行设置，只要能够在第一电容Cr上产生第一电压VCr，基于该第一电压VCr在负向励磁模块导通时产生负向电流，基于负向电流在第一开关管导通前将第一开关管结电容上的电荷抽走进而实现第一开关管的零电压导通即可。
如图5所示，为本发明提供的可以实现第一开关管零电压导通的控制电路的第二实施例，与图4中的不同点在于负向励磁模块的设置，该控制电路200中负向励磁模块为单独设置的一个模块，其并联连接在第二开关管Q2的两端，由开关控制模块输出控制信号Vctrl控制负向励磁模块的导通或关断；在第一电容Cr上产生第一电压VCr后，在第一开关管导通前，开关控制模块控制负向励磁模块导通时，基于第一电压VCr在第一电感Lk所在回路上产生负向电流；在负向励磁模块关断后，在第一开关管Q1导通前，基于该负向电流实现第一开关管Q1的零电压导通。
如图6所示，为图5中的负向励磁模块的一个实施例，负向励磁模块包括第三开关管Q3；作为本发明的其他实施例，负向励磁模块除了包括第三开关管Q3之外，还可以包括与第三开关管Q3串联连接的电阻R。其中，负向励磁模块的等效阻抗不宜设置过大，若其等效阻抗过大，则基于第一电压VCr产生的负向电流较小甚至不会产生负电流，在第一开关管Q1导通前，不足以使得第一开关管Q1结电容上的电荷完全抽走，也即不能实现第一开关管Q1的零电压导通。另外，作为本发明的其他实施例，在图5-6中所示的实施例中，在负向励磁模块导通的时候，通过开关控制模块也可以控制第二开关管Q2导通，因为第二开关管Q2的阻抗通常较小，因此，也可以采用第二开关管Q2和负向励磁模块同时导通的方式来实现第一开关管Q1的零电压导通。
图6中只是示意出了图5中的负向励磁模块的一个实施例，作为本发明的其他实施例，图5中的负向励磁模块中的开关管也可以由三极管构成；负向励磁模块也可以由电流源构成，只要能够实现在负向励磁模块导通时，基于第一电压Vcr可以在回路中产生负向电流即可。
图7为本发明提供的第三实施例的非对称半桥反激变换器实现上电后第一开关管零电压导通的原理图，与图4-6中不同点在于控制电路300中负向励磁模块设置在变压器T的辅助绕组Na侧，如图7所示，其并联设置在辅助绕组Na的两端，并由开关控制模块输出控制信号Vctrl控制其导通或关断；该负向励磁模块还接收由供电电压VCC，或者由供电电压VCC产生的电压；图7中示意出了与供电电压VCC连接。在第一电压VCr产生后，第一开关管Q1导通前，当开关控制模块控制负向励磁模块导通时，负向励磁模块与辅助绕组形成电流回路，在原边侧可以感应出负向的电流；当负向励磁模块关断时，基于该负向电流将第一开关管Q1结电容上的电荷抽走，以实现第一开关管Q1的零电压导通。
图8为图7中的负向励磁模块的一个实施例，负向励磁模块包括第四开关管Q4以及连接在供电电压VCC与参考地之间的第二电容Ca。作为本发明的其他实施例，图7中的负向励磁模块也可以包括电流源，只要在负向励磁电感导通时基于第一电压Vcr能够在原边感应出负向电流即可。
图9所示为本发明提供的第四实施例的非对称反激变换器实现上电后第一开关管零电压导通的原理图，其与图5中的不同点在于第一电容Cr位置的不同，第一电容Cr设置在第一节点N1与第一电容Cr和第一电感Lk的公共节点N3之间，在该实施例中，第一电容充电模块的输出端可以设置在第一节点N1上，以此实现对第一电容Cr的充电来产生第一电压Vcr。另外，该第一电容的位置的设置同样适用于图4、6-8中的实施例。
图10为本发明提供的第五实施例的非对称反激变换器实现上电后第一开关管零电压导通的原理图，第一开关管Q1和第二开关管Q2的位置关系与图5中的不同，第二开关管Q2和第一开关管Q1依次串联在输入电压Vin和参考地之间，第二开关管Q2和第一开关管Q1的公共节点为第一节点N1，第一电容Cr与励磁电感Lm的公共节点为N2。控制电路400与图5相比，该控制电路400还包括隔离电路模块，该隔离电路模块与第一电容充电模块的输出端连接，作为本发明的其他实施例，该隔离电路模块也可以与供电电压VCC连接；隔离电路模块具有两个输出端，如图10中所示，隔离电路模块的正输出端连接在节点N2，负输出端连接在第一节点N1；通过隔离电路模块在第一电容Cr上产生第一电压VCr。因为第一电容充电模块或者供电电压VCC其电压都是相对于参考地的，而在第一开关管Q1导通之前，第一电容Cr相当于是浮地的，因此，第一电容充电模块的输出端电压或者供电电压VCC不能直接用于对第一电容Cr的充电，通过隔离电路模块将第一电容充电模块的输出端电压或者供电电压VCC相对于参考地的电压转换成与该电压成一定比例系数的电压作用在第一电容Cr上，以在第一电容Cr上产生第一电压VCr。作为本发明的其他实施例，隔离电路模块的两个输出端可以连接在输入电压Vin至第一节点N1之间(包含输入电压Vin与第一节点N1这两个节点)能够使第一电容上Cr产生第一电压VCr的任意两个节点上。例如，除了图10中的连接方式外，隔离电路模块的两个输出端可以分别连接在输入电压Vin和第一节点N1上，或者当第一电感Lk为单独设置的电感时，隔离电路模块的两个输出端也可以分别连接在第一电感Lk和励磁电感Lm的公共节点和第一节点N1上以实现对第一电容Cr的充电。另外，图10中第一开关管Q1、第二开关管Q2的连接方式以及隔离电路模块的设置同样也可以适用于图4、6-8中的实施例。图10中第一开关管Q1、第二开关管Q2的连接方式同样也适用于图9，对于图9中实施例中电容的连接方式，也可以设置隔离电路模块，通过隔离电路模块实现对第一电容Cr的充电。
图11为本发明提供的第六实施例的非对称反激变换器实现上电后第一开关管零电压导通的原理图，与图10中的不同点在于第一电容Cr位置的不同，第一电容Cr设置在输入电压Vin与第一电容Cr和第一电感Lk的公共节点N3之间，此时，隔离电路模块的两个输出端可以连接在输入电压Vin和节点N3上，也可以分别连接在输入电压Vin和第一节点N1上，或者分别连接在输入电压Vin至第一节点N1之间可以使第一电容Cr上产生第一电压VCr的任意两个节点上。另外，图10中第一开关管Q1、第二开关管Q2的连接方式、第一电容Cr的位置以及隔离电路模块的设置同样也可以适用于图4、6-8中的实施例。对于图9中的实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2的连接方式也可以采用图11中的连接方式，此时，同样也可以设置隔离电路模块实现对第一电容Cr的充电。
本发明还提供了一种非对称反激变换器实现上电后第一开关管零电压导通的控制方法，该反激变换器包括变压器、位于变压器原边侧且连接在反激变换器的输入电压和参考地之间的第一开关管和第二开关管、以及第二开关管导通状态下位于第二开关管导通回路上的第一电容和第一电感。
该控制方法基于第一控制信号和第二控制信号分别控制第一开关管和第二开关管的导通或关断；高压启动充电模块在上电后基于交流电或直流电输出供电电压；第一电容充电模块接收该供电电压，基于供电电压实现对第一电容进行充电，使得在第一开关管导通前，第一电容上产生第一电压；将负向励磁模块连接在变压器的原边侧或者辅助绕组侧；由开关控制模块控制负向励磁模块的导通或关断；当负向励磁模块导通时，基于第一电压在变压器的原边侧上产生负向电流；当负向励磁模块关断后，基于负向电流实现上电后第一个开关周期中第一开关管的零电压导通；其中，在正常工作状态下的第一开关管导通时变压器上产生的电流的方向为正向，负向电流为与正向方向相反的电流。
进一步地，第一开关管和第二开关管依次串联连接在反激变换器的输入电压和参考地之间时，第一开关管和第二开关管连接的公共节点为第一节点；将第一电容充电模块的输出端连接于第一节点、或者第一节点到参考地之间能够使第一电容上产生第一电压的任一节点上。
进一步地，第二开关管和第一开关管依次串联连接在反激变换器的输入电压和参考地之间时，第一开关管和第二开关管连接的公共节点为第一节点；将隔离电路模块的输入端与第一电容充电模块的输出端，或者与高压启动充电模块的输出端连接，隔离电路模块的两个输出端连接在输入电压至第一节点之间能够使第一电容上产生第一电压的任意两个节点上；其中，隔离电路模块用于将第一电容充电模块输出端电压或者供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于该任意两个节点上，以在第一电容上产生所述第一电压。
进一步地，将第二开关管兼作为负向励磁模块；在第一电压产生后，开关控制模块控制第二开关管导通，基于第一电压在所述器原边侧产生负向电流。
综上，本发明提供的一种非对称半桥反激变换器的控制电路和控制方法，控制电路包括开关控制模块、高压启动充电模块、第一电容充电模块和负向励磁模块；在系统上电后，交流电或者直流电经过高压启动充电模块后产生供电电压，第一电容充电模块接收供电电压对第一电容Cr充电，在第一电容Cr上产生第一电压VCr后，开关控制模块控制负向励磁模块导通，使得在变压器的原边侧产生负向电流，当负向励磁模块关断后，基于该负向电流在第一开关管导通前将第一开关管结电容上的电荷抽走，以实现上电后第一个开关周期的第一开关管的零电压导通。通过实现上电后第一个开关周期第一开关管的零电压导通，不仅可以降低开关损耗，还可以降低副边器件的SR应力，便于副边器件的选型。
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 (14)

1.一种非对称半桥反激变换器的控制电路，所述反激变换器包括变压器、位于变压器原边侧且连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间的第一开关管和第二开关管、以及在所述第二开关管导通状态下位于所述第二开关管导通回路上的第一电容和第一电感；所述控制电路包括：
开关控制模块，与所述第一开关管和所述第二开关管连接，输出第一控制信号和第二控制信号以分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通或关断；
高压启动充电模块，在上电后其接收交流电或直流电，基于所述交流电或者所述直流电输出供电电压；
第一电容充电模块，接收所述供电电压，基于所述供电电压实现对所述第一电容进行充电，使得在所述第一开关管导通前，所述第一电容上产生第一电压；
负向励磁模块，连接在所述变压器的原边侧和/或辅助绕组侧，由所述开关控制模块控制所述负向励磁模块的导通或关断；
当所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器的原边侧上产生负向电流；当所述负向励磁模块关断后，基于所述负向电流在所述第一开关管导通前将所述第一开关管结电容上的电荷抽走以实现上电后第一个开关周期中所述第一开关管的零电压导通；
其中，在正常工作状态下的所述第一开关管导通时所述变压器上产生的电流的方向为正向，所述负向电流为与所述正向方向相反的电流。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述第一电容充电模块的输出端连接于所述第一节点、或者所述第一节点到参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任一节点上。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述控制电路还包括隔离电路模块；所述隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接；所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述第一节点至参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述第二开关管和所述第一开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间；所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
所述控制电路还包括隔离电路模块，所述隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接，所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述输入电压至所述第一节点之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控制电路，其特征在于：
所述第二开关管兼作为所述负向励磁模块；
在所述第一电压产生后，所述开关控制模块控制所述第二开关管导通，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生负向电流。
6.根据权利要求1-4任一项所述的控制电路，其特征在于：
所述负向励磁模块并联连接在所述第二开关管的两端；
在所述第一开关管导通前，当所述开关控制模块控制所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于：
在所述第一开关管导通前，所述开关控制模块控制第二开关管也处于导通状态，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
8.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于：
所述负向励磁模块包括第三开关管或者电流源。
9.根据权利要求1-4任一项所述的控制电路，其特征在于：
所述负向励磁模块并联设置在所述辅助绕组的两端；由所述开关控制模块控制其导通或关断；
在所述第一开关管导通前，当所述开关控制模块控制所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生所述负向电流。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于：
所述负向励磁模块包括第四开关管或者电流源，以及还包括连接在所述供电电压或者由所述供电电压产生的电压与参考地之间的第二电容。
11.一种非对称半桥反激变换器的控制方法，所述反激变换器包括变压器、位于变压器原边侧且连接在所述反激变换器的输入端和参考地之间的第一开关管和第二开关管、以及在所述第二开关管导通状态下位于所述第二开关管导通回路上的第一电容和第一电感；所述控制方法包括：
开关控制模块输出第一控制信号和第二控制信号分别控制所述第一开关管和所述第二开关管的导通或关断；
高压启动充电模块在上电后基于交流电或直流电输出供电电压；
第一电容充电模块接收所述供电电压，基于所述供电电压实现对所述第一电容进行充电，使得在所述第一开关管导通前，所述第一电容上产生第一电压；
将负向励磁模块连接在所述变压器的原边侧或者辅助绕组侧；由开关控制模块控制所述负向励磁模块的导通或关断；
当所述负向励磁模块导通时，基于所述第一电压在所述变压器的原边侧上产生负向电流；当所述负向励磁模块关断后，基于所述负向电流实现上电后第一个开关周期中所述第一开关管的零电压导通；
其中，在正常工作状态下的所述第一开关管导通时所述变压器上产生的电流的方向为正向，所述负向电流为与所述正向方向相反的电流。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：
所述第一开关管和所述第二开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间时，所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
将所述第一电容充电模块的输出端连接于所述第一节点、或者所述第一节点到参考地之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任一节点上。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：
所述第二开关管和所述第一开关管依次串联连接在所述反激变换器的输入电压和参考地之间时，所述第一开关管和所述第二开关管连接的公共节点为第一节点；
将隔离电路模块的输入端与所述第一电容充电模块的输出端，或者与所述高压启动充电模块的输出端连接，所述隔离电路模块的两个输出端连接在所述输入电压至所述第一节点之间能够使所述第一电容上产生所述第一电压的任意两个节点上；
其中，所述隔离电路模块用于将所述第一电容充电模块输出端电压或者所述供电电压相对于参考地之间的电压转换成与其成一定比例系数关系的电压作用于所述任意两个节点上，以在所述第一电容上产生所述第一电压。
14.根据权利要求11-13任一项所述的控制方法，其特征在于：
将所述第二开关管兼作为所述负向励磁模块；在所述第一电压产生后，所述开关控制模块控制所述第二开关管导通，基于所述第一电压在所述变压器原边侧产生负向电流。
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