CN1897426A - 一种移相全桥电路的控制方法及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移相全桥电路的控制方法及其控制电路，涉及直流电源变换技术。该方法包括：101、负载判定电路比较反映移相全桥电路负载轻重的信号和给定的基准信号；102、若负载为轻载，则减少移相全桥电路中开关管在单位时间内的开关次数；否则，返回步骤101。该控制电路包括信号发生模块，还包括与所述信号发生模块电连接的偏置电路，其根据移相全桥电路的负载大小，相应控制开关管在单位时间内的开关次数。从而达到降低电路损耗的目的，增加电路的可靠性。

Description

一种移相全桥电路的控制方法及其控制电路

【技术领域】

本发明涉及直流电源变换技术，尤其涉及一种移相全桥电路的控制方法及其控制电路。

【背景技术】

移相全桥电路，作为一种成熟的软开关电路，有一个很大的缺点，就是在轻载时开关损耗很大，甚至比硬开关全桥电路损耗还要大。因此，这样一个致命的缺点极大的限制了这种优秀的控制方式的应用。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种直流电源变换技术的控制方法及其控制电路，以解决现有技术中，负载在轻载时，移相全桥电路开关管损耗过高的问题，从而达到降低电路损耗的目的。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种移相全桥电路的控制方法，包括以下步骤：

101、负载判定电路比较反映移相全桥电路负载轻重的信号和给定的基准信号；

102、若负载为轻载，则减少移相全桥电路中开关管在单位时间内的开关次数；否则，返回步骤101。

所述的一种移相全桥电路的控制方法，步骤102中进一步包括：通过降低电路的开关频率来减少所述开关次数。

所述的一种移相全桥电路的控制方法，步骤102中还包括：通过使移相全桥电路开关管的驱动电路间歇性工作来减少所述开关次数。

所述的一种移相全桥电路的控制方法，步骤101中反映移相全桥电路负载轻重的信号为电流信号或者功率信号。

一种移相全桥电路的控制电路，包括信号发生模块，其用于产生控制移相全桥电路的开关管导通和关断的四路触发信号，还包括与所述信号发生模块电连接的偏置电路，其根据移相全桥电路的负载大小，相应控制开关管在单位时间内的开关次数。

所述偏置电路包括比较器，其比较负载采样信号和基准信号，根据比较结果相应控制所述信号发生模块，以输出不同频率的所述触发信号。

所述偏置电路还包括信号封锁器，所述信号封锁器根据所述比较结果，相应封锁所述触发信号。

所述信号封锁器由四个与门组成，所述四路触发信号分别输入到四个与门的第一输入端，所述比较器输出的比较结果都输入到四个与门的第二输入端。

所述偏置电路还包括第十五、第二十五、第三十五、第四十五上拉电阻，所述四个上拉电阻的一端都接电源，其另一端分别接到所述四个与门的第二输入端。

所述的一种移相全桥电路的控制电路，还包括电压环，其输出信号作为所述负载采样信号。

由于采用以上的技术方案，在轻载的情况下，通过降低移相全桥电路开关管的开关频率来减少开关损耗的方式，或者通过使移相全桥电路开关管的驱动电路间歇工作来减少开关损耗的方式，使移相全桥电路开关管在同一时间段内，开关次数减少，从而达到降低电路损耗的目的；通过COMP信号模拟负载大小，使电路可以无需采样负载而达到自动调节驱动电路的间歇工作。

【附图说明】

图1为本发明控制方法的流程图。

图2为本发明实施例一的原理框图。

图3为本发明实施例一的控制装置电路原理图。

图4为本发明实施例二的原理框图。

图5为本发明实施例二的控制装置电路原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步阐述：

移相全桥控制方式是通过谐振电感的谐振，降低开关管开通时的电压。当负载越小，由于移相全桥电路内电容和电感的储能效应，开关管开通时的电压越高，开关管的开关损耗就越大，尤其是在轻载时，开关管的开关损耗更加明显。

本发明的方案就是要在轻载时减小开关管单位时间内的开关次数，从而达到降低开关损耗的目的，其原因如下：

众所周知，移相全桥控制方式是通过谐振电感的谐振，降低开关管开通时的电压。负载越小，在轻载下，开关管开通时的电压越高，损耗就越大。空载时，由于电流几乎为零，开关管的损耗由下式决定：

$P=\frac{1}{2}{\mathrm{CU}}^2\×n$

C：开关管结电容

U：输入电压

n：每秒钟开关管开通的次数

如果开关管的驱动信号连续，n就等于开关管的开关频率f。

本发明的方案就是要在轻载时减小n，达到降低开关损耗的目的。

而减小n有两种方法，第一种可以降低电路的开关频率f；第二种可以通过电路的设计，在轻载下，使驱动波形不连续，即驱动电路工作在一段时间工作，一段时间封锁的间歇工作方式。这样，虽然电路的开关频率不变，但一段时间开关的次数还是减小了，同样可以达到降低开关损耗的目的。

本发明采用两种方法，即降低电路的开关频率f和使驱动电路间歇性工作(即驱动不连续)，来减少开关管单位时间内的开关次数。

图1是本发明的控制方法流程图：由负载的采样信号或者模拟负载信号输入比较器，通过与基准信号比较，来决定是否减少开关管单位时间内的开关次数；如果负载信号值大于基准信号的设定值，说明当前的负载处于重载状态，则采用正常的控制对移相全桥电路进行控制；如果负载信号值小于基准信号的设定值，说明当前的负载处于轻载状态，则降低电路的开关频率f或使驱动电路间歇性工作来控制移相全桥电路。

实施例一

本发明的第一种方法可以直接降低电路的开关频率f，其原理如图2所示，比较器的两个输入端分别接入负载采样信号和基准信号，将比较器输入连接至信号发生模块，比较器的输出值作为偏置直接调节信号发生模块产生的触发信号的频率，进而控制移相全桥电路。在很多开关电源中，其信号发生模块都包括控制芯片，本实施例采用专门的移相控制芯片UCC3895，由阻容参数来设置电路的开关频率：如图3所示有电阻R1和电容C1组成的阻容网络设定频率，UCC3895根据这两个参数的值就可以给出一个开关频率。在这个阻容网络上再加一个偏置的电路比较器，就可以很方便地改变电路开关频率。

图3中，比较器作为控制芯片外围阻容网络的偏置电路，其输出端连接到控制芯片UCC3895的CT引脚。比较器的两个输入端输入负载采样信号Io和基准电压REF，负载采样信号Io和基准电压REF通过比较器比较后其输出值直接调节偏置电路并由控制芯片控制输出频率的大小。

实施例二

本发明的第二种方法可以通过电路的设计，使在轻载下驱动波形不连续，即驱动电路工作在一段时间工作，一段时间封锁的间歇工作方式，这样虽然原电路的开关频率不变，但经过与门来对信号进行封锁，那么同一段时间内开关的次数还是减小了，同样达到降低开关损耗的目的，其电路原理图如图4所示，本实施例的偏置电路包括比较器和信号封锁器，比较器比较模拟负载信号(相当于负载采样信号)和基准信号，并输出比较结果，所述信号封锁器根据所述比较结果，相应封锁所述触发信号。

控制电路原理框图，参见图5，信号封锁器由四个与门组成，所述四路触发信号分别输入到四个与门的第一输入端，所述比较器输出的比较结果都输入到四个与门的第二输入端。此外，偏置电路还包括第十五、第二十五、第三十五、第四十五上拉电阻(R15、R25、R35、R45)，所述四个上拉电阻的一端都接电源VCC，其另一端分别接到所述四个与门的第二输入端。

当负载为重载时，比较器的输出端输出高电平“1”，此时四个与门不封锁触发信号，移相全桥电路的开关管正常导通；当负载为轻载时，比较器的输出端输出低电平“0”，此时与门封锁触发信号，移相全桥电路的开关管处于关断状态，因此，在同一时间段内，移相全桥电路开关管的开关次数减少，开关损耗也随之降低。该电路比较器端用电压环输出信号COMP模拟负载的大小，负载越重，信号幅值越大，用COMP信号跟基准信号REF比较，当COMP信号低于基准信号REF时通过与门U1封锁驱动信号，只有当COMP高于REF时才放开驱动脉冲。那么当电路工作在负载很小时，工作过程如下：

a.电压环输出信号COMP本来很低，与门封锁了驱动信号，造成输出电压下降；

b.输出电压降低，COMP信号就被抬高，当高于基准信号REF后，电路又放开驱动；

c.放开驱动后，由于电路负载很小，只需要很少的驱动脉冲个数又能让输出电压抬高，使COMP信号降低，低于基准信号REF后电路又封锁驱动；

d.如此循环间COMP信号围绕基准信号REF上下波动下驱动电路就保持在间歇工作状态，很大程度上减少了开关管开关的次数，降低了电路的损耗。

这个电路采用的控制思想也是本发明的一个亮点，通过采样COMP信号，可以使电路在不同负载下可以自动调节驱动电路间歇工作的频率，负载越小，间歇工作的频率越低，也就是被封锁的驱动脉冲个数越多，也就是能越多的降低开关损耗。

综上所述，本发明的控制方法及其控制电路能够有效降低移相全桥电路在轻载时的开关损耗，增加电路的可靠性。

Claims (10)

1、一种移相全桥电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、负载判定电路比较反映移相全桥电路负载轻重的信号和给定的基准信号；

102、若负载为轻载，则减少移相全桥电路中开关管在单位时间内的开关次数；否则，返回步骤101。

2、根据权利要求1所述的一种移相全桥电路的控制方法，其特征在于，步骤102中进一步包括：通过降低电路的开关频率来减少所述开关次数。

3、根据权利要求1或2所述的一种移相全桥电路的控制方法，其特征在于，步骤102中还包括：通过使移相全桥电路开关管的驱动电路间歇性工作来减少所述开关次数。

4、根据权利要求1所述的一种移相全桥电路的控制方法，其特征在于，步骤101中反映移相全桥电路负载轻重的信号为电流信号或者功率信号。

5、一种移相全桥电路的控制电路，包括信号发生模块，其用于产生控制移相全桥电路的开关管导通和关断的四路触发信号，其特征在于：还包括与所述信号发生模块电连接的偏置电路，其根据移相全桥电路的负载大小，相应控制开关管在单位时间内的开关次数。

6、根据权利要求5所述的一种移相全桥电路的控制电路，其特征在于：所述偏置电路包括比较器，其比较负载采样信号和基准信号，根据比较结果相应控制所述信号发生模块，以输出不同频率的所述触发信号。

7、根据权利要求5或者6所述的一种移相全桥电路的控制电路，其特征在于：所述偏置电路还包括信号封锁器，所述信号封锁器根据所述比较结果，相应封锁所述触发信号。

8、根据权利要求7所述的一种移相全桥电路的控制电路，其特征在于：所述信号封锁器由四个与门组成，所述四路触发信号分别输入到四个与门的第一输入端，所述比较器输出的比较结果都输入到四个与门的第二输入端。

9、根据权利要求8所述的一种移相全桥电路的控制电路，其特征在于：所述偏置电路还包括第十五、第二十五、第三十五、第四十五上拉电阻(R15、R25、R35、R45)，所述四个上拉电阻的一端都接电源(VCC)，其另一端分别接到所述四个与门的第二输入端。

10、根据权利要求9所述的一种移相全桥电路的控制电路，其特征在于：还包括输出信号(COMP)作为所述负载采样信号的电压环。

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