CN216056819U - 一种用于反激变换器的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及开关电源领域，公开了一种用于反激变换器中的控制电路，其包括PWM控制芯片、电阻电路以及调节电路，电阻电路与PWM控制芯片的频率设置端口连接，调节电路与电阻电路连接，调节电路用于采集反激变换器的输出电压信号并根据输出电压信号调节的电阻电路的阻值；当输出电压信号未达到某一阈值时，调节电路将电阻电路的阻值调整为高于某一预设值，从而降低反激变压器的工作频率，进而降低输出整流管的电压尖峰。

Description

一种用于反激变换器的控制电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，尤其涉及一种用于反激变换器中的控制电路。

背景技术

在反激变换器中，为降低整流管的尖峰电压，许多PWM控制芯片会在起机过程中采用变频启动，来提高磁芯的去磁时间。随着输出电压的建立，频率会升高至正常设计值。

请参考图1，图1为现有反激变换器的电路图，反激变换器包括主开关管Q1、变换器T1、由钳位开关管Q2和电容C2组成的钳位电路、副边输出整流管D2以及PWM控制芯片U1，其中，控制芯片U1的RI脚为频率设置端口，其RI脚根据与其连接的电阻R9的阻值的大小来控制输出至主开关管Q1的驱动信号的频率，当电阻R9的阻值较大时，驱动信号的频率较小，当电阻R9的阻值较小时，驱动信号的频率较大。

请参考图2，然而，现有的反激变换器存在以下缺陷：在启动过程中，输出电压较低时，PWM控制芯片输出的驱动信号的频率上升过快，导致变压器有一段时间工作于连续导通模式(CCM模式)，不能完全磁势复位，这时位于副边的输出整流管无法实现零电流关断，在输出的整流管两端形成较高的尖峰电压，而该尖峰电压会造成输出的整流管有较大的无用功损耗，不利于产品可靠性和效率的提升。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种用于反激变换器中的控制电路，其能有效降低位于输出整流管两端的尖峰电压，从而提高产品可靠性和效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于反激变换器的控制电路，其包括：PWM控制芯片，PWM控制芯片设有频率设置端口以及驱动端口，驱动端口与反激变换器的开关管Q1连接，PWM控制芯片通过驱动端口输出驱动信号至所述开关管Q1来控制开关管Q1开通和关断；还包括电阻电路以及调节电路；

电阻电路与频率设置端口连接，电阻电路为可变阻值的电阻电路；

调节电路与电阻电路连接，调节电路用于采集反激变换器的输出电压信号并根据输出电压信号调节与频率设置端口连接的电阻电路的阻值；

当输出电压信号未达到某一阈值时，调节电路将与频率设置端口连接的电阻电路的阻值调整为高于某一预设值；当输出电压信号达到阈值时，调节电路将与频率设置端口连接的电阻电路的阻值调整为与预设值相同，其中，电阻电路的阻值调整为高于预设值时PWM控制芯片输出的驱动信号的频率小于电阻电路的阻值调整为与预设值相同时PWM控制芯片输出的驱动信号的频率。

在一个实施例中，控制电路还设有短路保护电路，短路保护电路采集反馈电压信号，并在当反馈电压信号大于某一电压值时，通过调节电路将与频率设置端口连通的电阻电路的阻值调整为高于预设值，以降低PWM控制芯片输出的驱动信号的频率。

在一个实施例中，所述调节电路包括采样绕组、二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及开关管Q4，采样绕组的一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、电容C1的一端以及电源连接，电阻R2的另一端与电阻R3连接，电阻R3的另一端、电容C1的另一端以及采样绕组的另一端分别与地连接；开关管Q4的控制端连接；

电阻电路包括电阻R6、电阻R7，电阻R6的一端与所述频率设置端口连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端和开关管Q4的第一端连接，电阻R7的另一端分别开关管Q4的第二端和地连接；当输出电压信号未达到某一阈值时，开关管Q4关断，此时，频率设置端口的阻值为电阻R6的阻值和电阻R7的阻值相加；当输出电压信号达到阈值时，所述开关管Q4导通，此时，频率设置端口的阻值为电阻R6的阻值。

本实用新型还提供一种用于反激变换器的控制电路，包括：PWM控制芯片，PWM控制芯片设有频率设置端口以及驱动端口，驱动端口与反激变换器的开关管Q1连接，PWM控制芯片通过驱动端口输出驱动信号至开关管Q1来控制开关管Q1开通和关断；

调节电路包括采样绕组、二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及开关管Q4，采样绕组的一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、电容C1的一端以及电源连接，电阻R2的另一端与电阻R3连接，电阻R3的另一端、电容C1的另一端以及采样绕组的另一端分别与地连接；开关管Q4的控制端连接；

电阻电路包括电阻R6、电阻R7，所述电阻R6的一端与所述频率设置端口连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端和所述开关管Q4的第一端连接，所述电阻R7的另一端分别所述开关管Q4的第二端和地连接；

短路保护电路包括电阻R4、电阻R5以及开关管Q3，电阻R4的一端与反激变换器的反馈电压信号连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端连接；开关管Q3的第一端与开关管Q4的控制端连接，开关管Q3的第二端与地连接，开关管Q5的控制端与电阻R4和电阻R5的连接点连接。

在一个实施例中，开关管Q3为MOS管时，开关管Q3的控制端为栅极，开关管Q3的第一端为漏极，开关管Q3的第二端为源极；开关管Q4为MOS管时，开关管Q4的控制端为栅极，开关管Q4的第一端为漏极，开关管Q4的第二端为源极。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)当输出电压信号未达到某一阈值时，本实用新型通过调节电路来调整频率设置端口的阻值，使得频率设置端口的阻值高于预设值，从而降低PWM控制芯片输出的驱动信号的频率，进而降低整流管的尖峰电压，也即本实用新型通过外部调频方式来达到整流管的尖峰电压降低的效果；

(2)本实用新型通过改变瞬态时(未达到稳态时)的工作频率，不改变稳态的工作频率，不造成产品工作异常，降低整流管的尖峰电压，提高产品的可靠性，同时降低无源器件的吸收损耗，提高产品效率。

附图说明

图1为现有反激变换器的电路图；

图2为现有反激变换器电路的控制时序图；

图3为本实用新型控制电路应用的反激变换器电路图；

图4为本实用新型控制电路的控制时序图。

具体实施方式

为了使本实用新型更加清楚明白，以下将结合附图及具体实施例，对现有技术方案及本实用新型技术方案进行更加清楚、完整地描述。

请参考图3，本实用新型控制电路应用的反激变换器电路图，反激变换器包括变换器T1、开关管Q1、由开关管Q2和电容C2组成的钳位电路、副边电路以及控制电路。

控制电路包括：PWM控制芯片U1、调节电路、电阻电路以及短路保护电。

PWM控制芯片U1设有电源端口VCC、电压反馈端口FB、频率设置端口RI、第一驱动端口LO以及第二驱动端口HO。电源端口VCC与电源连接；电压反馈端口FB与反激变换器的反馈电压信号连接；频率设置端口RI与电阻电路连接；第一驱动端口L0与开关管Q1连接，第二驱动端口H0与开关管Q2连接，PWM控制芯片U1分别通过第一驱动端口L0和第二驱动端口H0输出驱动信号至开关管Q1、开关管Q2来控制开关管Q1、开关管Q2开通和关断。

调节电路与电阻电路连接，调节电路用于采集反激变换器的输出电压信号并根据输出电压信号调节与频率设置端口RI连接的电阻电路的阻值。

调节电路包括采样绕组T1-X、二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及开关管Q4，其中，开关管Q4为MOS管。采样绕组T1-X与输出绕组T1-Vo耦合，用于采集输出电压信号，采样绕组T1-X的一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、电容C1的一端以及电源端口VCC连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端、电容C1的另一端以及采样绕组T1-X的另一端分别与地GND连接；开关管Q4的栅极(控制端)与电阻R2和电阻R3的连接点连接。

电阻电路包括电阻R6以及电阻R7，电阻R6的一端与频率设置端口RI连接，电阻R6的另一端分别与电阻R7的一端和调节电路中的开关管Q4的漏极(第一端)连接，电阻R7的另一端分别调节电路中的开关管Q4的源极(第二端)和地连接；其中，电阻R6的阻值定义为预设值。

当输出电压信号未达到某一阈值时，调节电路中的开关管Q4关断，此时与频率设置端口RI的阻值为电阻R6的阻值和电阻R7的阻值相加；当输出电压信号达到阈值时，开关管Q4导通，电阻R7被短路，此时，频率设置端口RI的阻值等于电阻R6的阻值。

短路保护电路包括电阻R4、电阻R5以及开关管Q3，其中，开关管Q3为MOS管。

电阻R4的一端与PWM控制芯片U1的电压反馈端口FB连接，用于采集反馈电压信号，电阻R4的另一端与电阻R5的一端连接；开关管Q3的漏极(第一端)与开关管Q4的栅极(控制端)连接，开关管Q3的源极(第二端)与地连接，开关管Q5的栅极(控制端)与电阻R4和电阻R5的连接点连接。

当出现反馈电压信号大于某一电压值时(即出现输出短路时)，开关管Q3导通，使开关管Q4截止，从而使得与频率设置端口RI的阻值调整为电阻R6的阻值和电阻R7的阻值相加，即高于预设值(电阻R6的阻值)，以降低PWM控制芯片U1输出的驱动信号的频率。

本实用新型控制电路的工作过程如下：

在输出建立的过程中，利用采样绕组T1-X的电源端口VCC的电压同步抬升，通过电阻R2、R3分压后控制开关管Q4的关断，来增大PWM控制芯片U1的频率设置端口RI的阻值，以降低PWM控制芯片U1所输出的驱动信号的频率，进而让反激变压器进入深度断续模式(DCM模式)，加长去磁时间，从而降低开关管Q1的电压尖峰。当输出电压建立到一定值时，开关管Q4导通后将电阻R7短路，频率设置端口RI的阻值恢复预设值(即电阻R6的阻值)，此时，PWM控制芯片U1输出的驱动信号的频率增大到正常值，也即，反激变换器的工作频率恢复正常设计值。

当输出短路时，PWM控制芯片U1的电压反馈端口FB的电压抬升，经电阻R4、R5分压后来控制开关管Q3导通，使开关管Q4截止，此时，频率设置端口RI的阻值变大(电阻R6和电阻R7的阻值相加)，从而降低反激变压器在短路周期内的工作频率，加大反激变压器的去磁时间，降低短路时输出二极管D2(为整流管)的尖峰电压。

请参考图4，VD为输出二极管D2两端电压波形，FB为反馈电压信号波形，Vout为输出电压波形，VCC为采样绕组T1-X经过二极管D1、电阻R1和电容C1整流滤波后电压波形(即电源端口VCC的输入波形)；Q3-g为开关管Q3的驱动信号波形，Q4-g为开关管Q4的驱动信号波形。

与现有技术相比，本实用新型具体如下有益效果：

(1)当输出电压信号未达到某一阈值时，本实用新型通过调节电路来调整频率设置端口RI的阻值，使得频率设置端口RI的阻值高于预设值，从而降低PWM控制芯片输出的驱动信号的频率，进而降低输出二极管D2的尖峰电压，也即本实用新型通过外部调频方式来达到整流管的尖峰电压降低的效果；

(2)本实用新型通过外部进一步调频来改善输出二极管D2的的尖峰应力。其技术优点是：仅在瞬态时改变产品的工作频率，稳态时不改变产品正常工作频率，不造成额外的损耗，无需在输出二极管D2添加无源器件等，进而降低产品损耗。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，对于本技术领域技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于反激变换器的控制电路，包括：PWM控制芯片，所述PWM控制芯片设有频率设置端口以及驱动端口，所述驱动端口与反激变换器的开关管Q1连接，所述PWM控制芯片通过所述驱动端口输出驱动信号至所述开关管Q1来控制所述开关管Q1开通和关断；其特征在于，还包括电阻电路以及调节电路；

所述电阻电路与所述频率设置端口连接，所述电阻电路为可变阻值的电阻电路；

所述调节电路与所述电阻电路连接，所述调节电路用于采集反激变换器的输出电压信号并根据所述输出电压信号调节与所述频率设置端口连接的所述电阻电路的阻值；

当所述输出电压信号未达到某一阈值时，所述调节电路将与所述频率设置端口连接的所述电阻电路的阻值调整为高于某一预设值；当输出电压信号达到所述阈值时，所述调节电路将与所述频率设置端口连接的所述电阻电路的阻值调整为与所述预设值相同，其中，所述电阻电路的阻值调整为高于所述预设值时所述PWM控制芯片输出的驱动信号的频率小于所述电阻电路的阻值调整为与所述预设值相同时所述PWM控制芯片输出的驱动信号的频率。

2.根据权利要求1所述用于反激变换器的控制电路，其特征在于，还设有短路保护电路，所述短路保护电路采集反馈电压信号，并在当所述反馈电压信号大于某一电压值时，通过所述调节电路将与所述频率设置端口连通的所述电阻电路的阻值调整为高于所述预设值，以降低所述PWM控制芯片输出的驱动信号的频率。

3.根据权利要求1所述用于反激变换器的控制电路，其特征在于，所述调节电路包括采样绕组、二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及开关管Q4，所述采样绕组的一端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、所述电容C1的一端以及电源连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3连接，所述电阻R3的另一端、所述电容C1的另一端以及所述采样绕组的另一端分别与地连接；所述开关管Q4的控制端连接；

所述电阻电路包括电阻R6、电阻R7，所述电阻R6的一端与所述频率设置端口连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端和开关管Q4的第一端连接，所述电阻R7的另一端分别开关管Q4的第二端和地连接；

当所述输出电压信号未达到某一阈值时，所述开关管Q4关断，此时，所述频率设置端口的阻值为电阻R6的阻值和电阻R7的阻值相加；当所述输出电压信号达到所述阈值时，所述开关管Q4导通，此时，所述频率设置端口的阻值为电阻R6的阻值。

4.根据权利要求3所述用于反激变换器的控制电路，其特征在于，所述开关管Q4为MOS管时，所述开关管Q4的控制端为栅极，所述开关管Q4的第一端为漏极，所述开关管Q4的第二端为源极。

5.一种用于反激变换器的控制电路，包括：PWM控制芯片，所述PWM控制芯片设有频率设置端口以及驱动端口，所述驱动端口与反激变换器的开关管Q1连接，所述PWM控制芯片通过所述驱动端口输出驱动信号至所述开关管Q1来控制所述开关管Q1开通和关断；其特征在于，还包括调节电路、电阻电路以及短路保护电路；

所述调节电路包括采样绕组、二极管D1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及开关管Q4，所述采样绕组的一端与所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、所述电容C1的一端以及电源连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3连接，所述电阻R3的另一端、所述电容C1的另一端以及所述采样绕组的另一端分别与地连接；所述开关管Q4的控制端连接；

所述电阻电路包括电阻R6、电阻R7，所述电阻R6的一端与所述频率设置端口连接，所述电阻R6的另一端分别与所述电阻R7的一端和所述开关管Q4的第一端连接，所述电阻R7的另一端分别所述开关管Q4的第二端和地连接；

所述短路保护电路包括电阻R4、电阻R5以及开关管Q3，所述电阻R4的一端与反激变换器的反馈电压信号连接，所述电阻R4的另一端与电阻R5的一端连接；所述开关管Q3的第一端与所述开关管Q4的控制端连接，所述开关管Q3的第二端与地连接，所述开关管Q5的控制端与所述电阻R4和所述电阻R5的连接点连接。

6.根据权利要求5所述用于反激变换器的控制电路，其特征在于，所述开关管Q3为MOS管时，所述开关管Q3的控制端为栅极，所述开关管Q3的第一端为漏极，所述开关管Q3的第二端为源极；所述开关管Q4为MOS管时，所述开关管Q4的控制端为栅极，所述开关管Q4的第一端为漏极，所述开关管Q4的第二端为源极。

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