TW202114332A - 適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 - Google Patents
適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202114332A TW202114332A TW108134684A TW108134684A TW202114332A TW 202114332 A TW202114332 A TW 202114332A TW 108134684 A TW108134684 A TW 108134684A TW 108134684 A TW108134684 A TW 108134684A TW 202114332 A TW202114332 A TW 202114332A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- time
- control method
- upper arm
- arm switch
- item
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
- H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
- H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本發明實施例提供一種控制方法,適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器,其具有一主動鉗位電路,並聯於一主繞組,以及一下臂開關,其與該主繞組串接於兩電源線之間,該主動鉗位電路包含有串接之一上臂開關以及一電容,該控制方法包含有:關閉該下臂開關;提供一遮蔽信號,可定義一遮蔽時間,其決定一最大開關頻率;偵測該主繞組之一解磁時間是否結束;以及,在一開關週期內,當該下臂開關關閉時,開啟該上臂開關至少兩次,產生數個上臂開啟時間。該等上臂開啟時間其中之一緊隨或大約於該解磁時間結束時開始,且該等上臂開啟時間其中之另一開始於該遮蔽時間結束後。
Description
本發明係關於主動鉗位反馳式電源轉換器,尤其關於讓主動鉗位反馳式電源轉換器操作於非互補模式的一種控制方法。
反馳式電源轉換器(flyback power converter)已經是廣泛的使用於許多電子產品的電源供應器中,舉例來說,像是家電、電腦、電池充電器等等。為了提升電能轉換效能,主動鉗位(active-clamp)電路用來改善了一般反馳式電源轉換器之緩衝器(snubber)之能量損耗的問題。一般具有主動鉗位電路的反馳式電源轉換器,稱為主動鉗位反馳式(active clamp flyback,ACF)電源轉換器,簡稱為ACF電源轉換器。ACF電源轉換器具有兩個主要的功率開關。一個是位於主動前衛電路內的上臂開關,另一個是一般反馳式電源轉換器也有的下臂開關。
習知技術中,ACF電源轉換器的一種控制方法稱為互補式控制,大致使得上臂開關與下臂開關的開關狀態互補(complementary),並同時提供空白時間(dead time)以避免短路穿透(short through)現象。互補式控制可以使得上臂開關與下臂開關都實現零電壓切換(zero-voltage switching,ZVS)。在重載情形下,互補式控制可以使ACF電源轉換器達到
優異的電能轉換效能。但是在輕載情形下,因為主繞組中大量的循環電流(circulated current),互補式控制將使得ACF電源轉換器的電能轉換效能大幅下降。
本發明實施例提供一種控制方法,適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器,其具有一主動鉗位(active-clamp)電路,並聯於一主繞組,以及一下臂開關,其與該主繞組串接於兩電源線之間,該主動鉗位電路包含有串接之一上臂開關以及一電容,該控制方法包含有:關閉該下臂開關;提供一遮蔽信號,可定義一遮蔽時間,其決定一最大開關頻率;偵測該主繞組之一解磁時間是否結束;以及,在一開關週期內,當該下臂開關關閉時,開啟該上臂開關至少兩次,產生數個上臂開啟時間。該等上臂開啟時間其中之一緊隨或大約於該解磁時間結束時開始,且該等上臂開啟時間其中之另一開始於該遮蔽時間結束後。
10‧‧‧ACF電源轉換器
13‧‧‧負載
14‧‧‧電源控制器
100‧‧‧控制方法
102、104、106、108、110、112、120、122、124、126、128、130、132、
134、136、138、140、308、320、322、324、326、328‧‧‧步驟
ACC‧‧‧主動鉗位電路
CAC‧‧‧電容
CCOMP‧‧‧補償電容
DRVHS、DRVLS‧‧‧控制信號
FB‧‧‧回饋端
GNDI‧‧‧輸入接地線
GNDO‧‧‧輸出接地線
HSS‧‧‧上臂開關
IN‧‧‧輸入電源線
ISEC‧‧‧電感電流
LA‧‧‧輔助繞組
LSS‧‧‧下臂開關
LP‧‧‧主繞組
LS‧‧‧二次側繞組
OUT‧‧‧輸出電源線
PS11、PS12、PS21、PS22、PS31、PS32、PS41、PS42‧‧‧脈衝
RA、RB‧‧‧電阻
RCS‧‧‧電流偵測電阻
SBLNK‧‧‧遮蔽信號
SP1‧‧‧信號波峰
SV1‧‧‧信號波谷
t1‧‧‧時間點
TBLNK‧‧‧遮蔽時間
TCYC‧‧‧開關週期
TDMG‧‧‧解磁時間
TF‧‧‧變壓器
TON-LS‧‧‧下臂開啟時間
VAUX‧‧‧跨壓
VCOMP‧‧‧補償信號
VCOMP-SC‧‧‧衰減信號
VCP‧‧‧電容電壓
VCS‧‧‧電流偵測電壓
VCS-PEAK‧‧‧峰值
VFB‧‧‧回饋電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VSW‧‧‧接點電壓
第1圖為依據本發明所實施的ACF電源轉換器10;第2圖顯示適用於電源控制器14之控制方法100;第3A圖顯示步驟108中的第1程序,其執行於遮蔽時間TBLNK早於解磁時間TDMG結束時;第3B圖顯示控制方法100執行步驟108時的一些信號波形;第4A圖顯示步驟112中的第2程序,其執行於解磁時間TDMG早於遮蔽時間TBLNK結束時;
第4B與4C圖顯示控制方法100執行步驟112時,可能產生的一些信號波形;第5A圖顯示步驟308,可以取代中第2圖中之步驟108;以及第5B圖顯示控制方法100執行步驟308時,可能產生的一些信號波形。
以下本發明實施例以一返馳式開關式電源轉換器作為例子來說明本發明,但本發明並不限於此。本發明的實施例可以是其他種類的開關式電源轉換器。此說明書所揭示的實施例並沒有要用來侷限本發明之權利範圍。
本發明之一實施例以非互補式控制來控制ACF電源轉換器中的上臂開關與下臂開關。下臂開關大致依循了準諧振(Quasi-Resonant mode,QR mode)模式控制來操作,而產生多個開關週期。在每個開關週期中上臂開關則開啟至少兩次,產生兩個上臂開啟時間。一個上臂開啟時間緊接於變壓器之解磁時間結束時,另一個上臂開啟時間則位於控制最大開關頻率之遮蔽時間結束後。兩個上臂開啟時間之最後一個可以設計來使得下臂開關實現零電壓切換(zero-voltage switching,ZVS),提高ACF電源轉換器的電能轉換效能。
第1圖為依據本發明所實施的ACF電源轉換器10,供電予負載13。ACF電源轉換器10具有變壓器TF、主動鉗位電路ACC、下臂開關LSS、電流偵測電阻RCS、以及電源控制器14。變壓器TF有電感相互耦合之主繞組LP、二次側繞組LS與輔助繞組LA。變壓器TF的主繞組LP、下臂開關LSS與電流偵測電阻RCS串接於輸入電源線IN與輸入接地線GNDI之間。當下臂
開關LSS導通時,電流偵測電壓VCS可以代表流經下臂開關LSS與主繞組LP的電流。主動鉗位電路ACC並聯主繞組LP,具有串接的電容CAC以及上臂開關HSS。
電源控制器14透過上臂開關HSS與下臂開關LSS的開關,使得流過主繞組LP之電流產生變化,也使得位於二次側的二次側繞組LS透過電感性感應,產生了交流電壓/電流。整流二次側繞組LS上的交流電壓/電流可以提供輸出電源線OUT以及輸出接地線GNDO。輸出電源線OUT上的輸出電壓VOUT可以用來對負載13供電。舉例來說,負載13是一可充電式電池。
補償電容CCOMP上的補償信號VCOMP可以依據負載13狀態而產生。在一實施例中,二次側的一誤差放大器與一光耦合器(未顯示)可以依據供電給負載13之輸出電壓VOUT,來影響補償信號VCOMP,提供負回饋控制給予電源控制器14。透過負回饋控制,電源控制器14可以穩定輸出電壓VOUT。在另一實施例中,電源控制器14可以透過回饋端FB、電阻RA與RB,來偵測輔助繞組LA的跨壓VAUX,間接地偵測輸出電壓VOUT,控制補償信號VCOMP。一樣也可以提供負回饋控制來穩定輸出電壓VOUT。
電源控制器14可以是一積體電路。電源控制器14以電流偵測電壓VCS、補償信號VCOMP、以及回饋電壓VFB作為輸入,來產生控制信號DRVHS與DRVLS,分別控制上臂開關HSS以及下臂開關LSS。
第2圖顯示適用於電源控制器14之控制方法100。步驟110開啟下臂開關LSS,開始一開關週期。經過一段下臂開啟時間TON-LS,步驟102關閉下臂開關LSS。在一實施例中,下臂開啟時間TON-LS依據補償信號VCOMP
與電流偵測電壓VCS所決定。當電流偵測電壓VCS高過對應補償信號VCOMP之一衰減(attenuated signal)信號VCOMP-SC時,電源控制器14關閉下臂開關LSS,結束下臂開啟時間TON-LS。
在下臂開啟時間TON-LS內,變壓器TF的主繞組LP隨著時間而增磁(magnetize)。下臂開關LSS剛關閉時,主繞組LP之漏感(leakage inductance)所存放的能量,會轉移到電容CAC,對電容CAC充電。下臂開關LSS關閉時,變壓器TF同時也開始解磁(demagnetize),對輸出電壓VOUT或是負載13供電。變壓器TF解磁所經歷的時間,稱為解磁時間(demagnetization time)TDMG。
當一開關週期一開始時,或是下臂開關LSS關閉時,電源控制器14內部會產生遮蔽信號SBLNK,其可以定義遮蔽時間TBLNK。電源控制器14內部電路架構來,使得只有在遮蔽時間TBLNK結束後,下臂開關LSS才可以被再度開啟。換言之,遮蔽時間TBLNK決定了開關週期的最短週期時間,也決定了下臂開關LSS之最大開關頻率。在一實施例中,電源控制器14依據補償信號VCOMP,來產生遮蔽信號SBLNK,可定義遮蔽時間TBLNK。舉例來說,遮蔽時間TBLNK依據負載13而產生。負載13越輕,補償信號VCOMP越小,遮蔽時間TBLNK越長,最大開關頻率越小。
步驟104與106持續檢查偵測遮蔽時間TBLNK與解磁時間TDMG是否結束。如果遮蔽時間TBLNK早於解磁時間TDMG結束,則控制方法100進入步驟108,執行第1程序。如果解磁時間TDMG早於遮蔽時間TBLNK結束,則控制方法100進入步驟112,執行第2程序。
當第1程序或第2程序結束後,也就是一個開關週期結束,第
2圖之控制方法100回到步驟110,開始下一個開關週期。
第3A圖顯示步驟108中的第1程序,其執行於遮蔽時間TBLNK早於解磁時間TDMG結束時。第3B圖顯示控制方法100執行步驟108時的一些信號波形。從上到下,第3B圖分別顯示控制信號DRVHS與DRVLS、電流偵測電壓VCS、遮蔽信號SBLNK、位於主繞組LP以及下臂開關LSS之間接點上的接點電壓VSW、以及流經二次側繞組LS的電感電流ISEC。
在第3B圖中,一開關週期TCYC為介於兩個控制信號DRVLS之兩個上升緣之間的時間。在一開關週期TCYC中,控制信號DRVLS一開始開關下臂開關LSS,定義出了下臂開啟時間TON-LS,如同第2圖中之步驟110與102所執行的。電源控制器14使得電流偵測電壓VCS的峰值VCS-PEAK大約等於衰減信號VCOMP-SC。衰減信號VCOMP-SC線性對應到補償信號VCOMP。舉例來說,VCOMP-SC=VCOMP*K,而K為介於0到1的一常數。
電源控制器14依據補償信號VCOMP,來產生遮蔽信號SBLNK,其在開關週期TCYC開始時,轉變為邏輯上的”1”。在一不限制本發明的實施例中,遮蔽時間TBLNK可以定義為,開關週期TCYC開始到遮蔽信號SBLNK之下降緣出現的時間,如同第3B圖所示。
緊接下臂開啟時間TON-LS之後,電感電流ISEC反映流經主繞組LP之電流,有一高初始值。然後隨著時間流逝,二次側繞組LS釋放磁能給予輸出電壓VOUT,電感電流ISEC慢慢的下降,直到變為0。從下臂開啟時間TON-LS之後,到電感電流ISEC變為0的這段時間,可定義為電感TF釋放所儲存之電能的解磁時間TDMG,如同第3B圖所示。
在第3B圖中,明顯的,遮蔽時間TBLNK早於解磁時間TDMG結
束。因此,針對第3B圖的信號波形,第3A圖之步驟120開始第1程序。
步驟122跟隨了步驟120,第1次短暫的開啟上臂開關HSS。在第3B圖,控制信號DRVHS以脈衝PS11,其緊接於遮蔽時間TBLNK結束之後,短暫的開啟上臂開關HSS。當上臂開關HSS開啟時,接點電壓VSW被拉到大約等於電容CAC上的電容電壓VCP,如同第3B圖所示。步驟122可以先釋放一些存放在電容CAC上的電能。
脈衝PS11的長度可以設定為一固定值,也可以設定為隨著電容電壓VCP而改變。舉例來說,當電容電壓VCP越高,電源控制器14使脈衝PS11的長度越長。
第3A圖之步驟124跟在步驟122之後,等待電感TF放電完畢,也就是等待解磁時間TDMG結束。在一個實施例中,電源控制器14可透過回饋端FB,偵測跨壓VAUX,以偵測解磁時間TDMG是否結束。舉例來說,當跨壓VAUX開始有顯著的掉落趨勢時,視為解磁時間TDMG結束。如果在解磁時間TDMG內,對應到穩定5V之輸出電壓VOUT的跨壓VAUX是11V,舉例來說。那電源控制器14透過偵測跨壓VAUX,可以將跨壓VAUX掉下經過11V之時間點,大約視為解磁時間TDMG的結束。因此,電源控制器14所認定的解磁時間TDMG,可能跟真正解磁時間TDMG,有些微的差距,但不影響本發明的實施。
第3A圖之步驟126跟在步驟124之後,第2次短暫的開啟上臂開關HSS,以使下臂開關LSS實現ZVS。第3B圖中,緊接在解磁時間TDMG結束之後,控制信號DRVHS以脈衝PS12,短暫的開啟上臂開關HSS。脈衝PS12也可以釋放一些存放在電容CAC上的電能。當脈衝PS12結束之後,接點電
壓VSW快速的掉落。只要脈衝PS12的長度合宜,就可使得下臂開關LSS實現ZVS。如同第3B圖所示,下臂開關LSS大約開啟在接點電壓VSW約等於0V時的信號波谷SV1,實現ZVS。
本發明之一實施例中,每個下臂開啟時間TON-LS開始時,電源控制器14透過檢查電流偵測電壓VCS的起始值是否大約為0V,來判斷下臂開關LSS是否實現ZVS。如果電流偵測電壓VCS的起始值為正,電源控制器14就增加脈衝PS12的長度。反之,如果電流偵測電壓VCS的起始值為負,電源控制器14就縮減脈衝PS12的長度。如此,就能適應性地調整脈衝PS12的長度,使得下臂開關LSS實現ZVS。
跟在步驟126之後,步驟128結束第1程序。
第3B圖以及相關之解說可知,開關週期TCYC中僅有兩個上臂開啟時間,分別對應控制信號DRVHS之脈衝PS11與PS12。脈衝PS11所對應的第1上臂開啟時間,位於解磁時間TDMG內,但緊隨於遮蔽時間TBLNK結束之後;而脈衝PS12所對應的第2上臂開啟時間,緊隨或大約於解磁時間TDMG結束時開始。
第4A圖顯示步驟112中的第2程序,其執行於解磁時間TDMG早於遮蔽時間TBLNK結束時。第4B與4C圖顯示控制方法100執行步驟112時,可能產生的一些信號波形。從上到下,第4B與4C圖均顯示控制信號DRVHS與DRVLS、電流偵測電壓VCS、遮蔽信號SBLNK、接點電壓VSW、以及電感電流ISEC。
第4B與4C圖跟第3B圖相似或相同之處,可以透過先前關於第3B圖之解說而得知,為簡潔故,不再重述。
相較於第3B圖中的衰減信號VCOMP-SC,第4B圖中的衰減信號VCOMP-SC比較低,意味著比較低的補償信號VCOMP。因此,相較於第3B圖,第4B圖中的峰值VCS-PEAK比較小、下臂開啟時間TON-LS比較短、遮蔽時間TBLNK比較長。相較於第3B圖,因為第4B圖中的峰值VCS-PEAK比較小,所以解磁時間TDMG也比較短。
從第4B圖可知,解磁時間TDMG早於遮蔽時間TBLNK結束。因此,針對第4B圖的信號波形,在解磁時間TDMG結束時,第4A圖之步驟130開始第2程序。
步驟132跟隨了步驟130,第1次短暫的開啟上臂開關HSS。在第4B圖,控制信號DRVHS以脈衝PS21,其緊接於解磁時間TDMG結束之後,或大約於解磁時間TDMG結束時,短暫的開啟上臂開關HSS。當上臂開關HSS開啟時,接點電壓VSW被拉到大約等於電容CAC上的電容電壓VCP,如同第4B圖所示。步驟132可以先釋放一些存放在電容CAC上的電能。脈衝PS21的長度可以設定為一固定值,也可以設定為隨著電容電壓VCP而改變。
第4A圖之步驟134跟在步驟132之後,等待遮蔽時間TBLNK結束。在第4B圖中,遮蔽時間TBLNK結束在時間點t1,大約是接點電壓VSW之第一個信號波谷(Signal valley)SV1出現時。
第4A圖之步驟136等待接點電壓VSW之一信號波峰出現。在第4B圖中,解磁時間TDMG結束之後之第一個信號波峰SP1,也是在時間點t1之後出現的第一個信號波峰。在一實施例中,電源控制器14可以透過回饋端FB,來大約得知信號波峰SP1出現的時間。實施例中,電源控制器14可以透過回饋端FB偵測輔助繞組LA的跨壓VAUX,將VAUX由負轉正的時機,視為
一信號波峰出現。
第4A圖之步驟138跟在步驟136之後,第2次短暫的開啟上臂開關HSS,可以使下臂開關LSS實現ZVS。當發現信號波峰SP1出現後,控制信號DRVHS以脈衝PS22,對應的是一開關週期內的最後上臂開啟時間,短暫的開啟上臂開關HSS。脈衝PS22也可以釋放一些存放在電容CAC上的電能。當脈衝PS22結束之後,接點電壓VSW快速的掉落。只要脈衝PS22的長度合宜,就可使得下臂開關LSS實現ZVS。如同先前所述,可以適應性地調整脈衝PS22的長度,使得下臂開關LSS實現ZVS。
跟在步驟138之後,步驟140結束第2程序。
第4B圖以及相關之解說可知,開關週期TCYC中僅有兩個上臂開啟時間,分別對應控制信號DRVHS之脈衝PS21與PS22。脈衝PS21所對應的第1上臂開啟時間,緊隨或大約於解磁時間TDMG結束時開始;而脈衝PS22所對應的第2上臂開啟時間,大約開始於遮蔽時間TBLNK結束之後接點電壓VSW之第一個信號波峰出現時。
儘管在第4B圖中,脈衝PS22大約開始於解磁時間TDMG結束之後之第一個信號波峰SP1出現時,但本發明並不限於此。第4C圖一樣顯示了開關週期TCYC中僅有兩個上臂開啟時間,分別對應控制信號DRVHS之脈衝PS31與PS32,而脈衝PS32大約開始於解磁時間TDMG結束之後之第四個信號波峰SP4。
相較於第4B圖中的衰減信號VCOMP-SC,第4C圖中的衰減信號VCOMP-SC更低。因此,相較於第4B圖,第4C圖中的峰值VCS-PEAK比較小、下臂開啟時間TON-LS比較短、遮蔽時間TBLNK比較長、解磁時間TDMG比較短。
如同第4C圖所示,控制信號DRVHS以脈衝PS31,其緊接於解磁時間TDMG結束之後,短暫的開啟上臂開關HSS。
第4C圖中,遮蔽時間TBLNK大約結束於信號波峰SP3之後。因此,第4A圖中的步驟138,大約在信號波峰SP4出現時,控制信號DRVHS以脈衝PS32,短暫的開啟上臂開關HSS,以使下臂開關LSS實現ZVS。
第5A圖顯示步驟308,在一些實施例中,可以取代中第2圖中之步驟108,用來執行另一種第1程序。第5B圖顯示控制方法100執行步驟308時,可能產生的一些信號波形。從上到下,第5B圖顯示控制信號DRVHS與DRVLS、電流偵測電壓VCS、遮蔽信號SBLNK、接點電壓VSW、以及電感電流ISEC。
第5B圖跟第3B圖相似或相同之處,可以透過先前關於第3B圖之解說而得知,為簡潔故,不再重述。
在第5B圖中,明顯的,遮蔽時間TBLNK早於解磁時間TDMG結束。因此,針對第5B圖的信號波形,第5A圖之步驟320開始第1程序。
第5A圖之步驟322跟在步驟320之後,等待解磁時間TDMG結束。在一個實施例中,電源控制器14可透過回饋端FB,偵測跨壓VAUX,以偵測解磁時間TDMG是否結束。舉例來說,當跨壓VAUX開始有顯著的掉落趨勢時,視為解磁時間TDMG結束。
步驟324跟隨了步驟322,第1次短暫的開啟上臂開關HSS。在第5B圖,控制信號DRVHS以脈衝PS41,其大約於解磁時間TDMG結束時,短暫的開啟上臂開關HSS。當上臂開關HSS開啟時,接點電壓VSW被拉到大約等於電容CAC上的電容電壓VCP,如同第5B圖所示。步驟324可以先釋放
一些存放在電容CAC上的電能。
脈衝PS41的長度可以設定為一固定值,也可以設定為隨著電容電壓VCP而改變。
第5A圖之步驟326跟在步驟324之後,第2次短暫的開啟上臂開關HSS,以使下臂開關LSS實現ZVS。第5B圖中,在脈衝PS41結束的一預定時間後,控制信號DRVHS以脈衝PS42,短暫的開啟上臂開關HSS。脈衝PS42也可以釋放一些存放在電容CAC上的電能。當脈衝PS42結束之後,接點電壓VSW快速的掉落。只要脈衝PS42的長度合宜,就可使得下臂開關LSS實現ZVS。如同第5B圖所示,下臂開關LSS大約開啟在接點電壓VSW約等於0V時的信號波谷SV1,實現ZVS。
跟在步驟326之後,步驟328結束第1程序。
第5B圖以及相關之解說可知,開關週期TCYC中僅有兩個上臂開啟時間,分別對應控制信號DRVHS之脈衝PS41與PS42。脈衝PS11所對應的第1上臂開啟時間,大約開始於解磁時間TDMG結束之後。脈衝PS12所對應的第2上臂開啟時間,開始於脈衝PS11結束後的一預定時間。第1與第2上臂開啟時間都出現於解磁時間TDMG結束之後。
儘管第3B圖、第4B圖、第4C圖、第5B圖中,每個開關週期都只有兩個上臂開啟時間,但本發明不限於此。在其他實施例中,一開關週期可以具有兩個以上的上臂開啟時間。
從第3B圖、第4B圖、第4C圖、第5B圖也可得知,下臂開關LSS大致依循了QR模式控制來操作。在本發明之實施例中,可以跟QR模式一樣,使得下臂開關LSS大約都在電壓VSW之一信號波谷出現時被開啟,讓
下臂開關LSS實現ZVS。第3B圖與第5B圖中,下臂開關LSS大約在電壓VSW之第一個信號波谷SV1出現時被開啟。第4B圖中,下臂開關LSS大約在電壓VSW之第二個信號波谷SV2出現時被開啟。第4C圖中,下臂開關LSS大約在電壓VSW之第五個信號波谷SV5出現時被開啟。
在本發明的實施例中,步驟106、124、322可以說是大約在解磁時間TDMG結束時,就容許下一個步驟開始。一種方法是確認解磁時間TDMG結束後,才容許下一個步驟開始。如同先前所描述的,可以在跨壓VAUX掉下經過一預定值之時間點,視為解磁時間TDMG的結束,然後才容許一個上臂開啟時間開始。另一種方法是在當下解磁所經歷的時間已經非常接近、但是尚未到上個開關週期中之解磁時間TDMG長度時,就視為這個開關週期內的解磁時間TDMG結束,直接進入下個步驟。正因為變壓器TF的真正解磁時間TDMG跟電源控制器14所認定的解磁時間TDMG,可能有差異,這兩種方法都是大約在解磁時間TDMG結束時,就容許下一個步驟開始。
以上所述僅為本發明之較佳實施例,凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾,皆應屬本發明之涵蓋範圍。
102、104、106、108、110、112‧‧‧步驟
Claims (11)
- 一種控制方法,適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器,其具有一主動鉗位(active-clamp)電路,並聯於一主繞組,以及一下臂開關,其與該主繞組串接於兩電源線之間,該主動鉗位電路包含有串接之一上臂開關以及一電容,該控制方法包含有:關閉該下臂開關;提供一遮蔽信號,可定義一遮蔽時間,其決定一最大開關頻率;偵測該主繞組之一解磁時間是否結束;以及在一開關週期內,當該下臂開關關閉時,開啟該上臂開關至少兩次,產生數個上臂開啟時間,其中,該等上臂開啟時間其中之一約於該解磁時間結束開始,且該等上臂開啟時間其中之另一開始於該遮蔽時間結束後。
- 如申請專利範圍第1項之該控制方法,其中,一最後上臂開啟時間使得該下臂開關實現零電壓切換。
- 如申請專利範圍第1項之該控制方法,該主動鉗位反馳式電源轉換器供電予一負載,該控制方法包含有:依據該負載,決定該遮蔽時間。
- 如申請專利範圍第3項之該控制方法,該主動鉗位反馳式電源轉換器提供一輸出電壓,供電予該負載,該控制方法包含有:依據該輸出電壓,產生一補償信號;依據該補償信號,決定該遮蔽時間;以及依據該補償信號,決定該下臂開關之一下臂開啟時間。
- 如申請專利範圍第1項之該控制方法,包含有:偵測該遮蔽時間終止後之一信號波峰(a signal peak);以及大致於該信號波峰出現時,開始該等上臂開啟時間其中之一。
- 如申請專利範圍第5項之該控制方法,該主動鉗位反馳式電源轉換器包含有一變壓器,具有該主繞組、一二次側繞組、以及一輔助繞組,該控制方法包含有:透過偵測該輔助繞組之一跨壓,來偵測該信號波峰出現。
- 如申請專利範圍第5項之該控制方法,該主動鉗位反馳式電源轉換器包含有一變壓器,具有該主繞組、一二次側繞組、以及一輔助繞組,該控制方法包含有:透過偵測該輔助繞組之一跨壓,來偵測該解磁時間是否結束。
- 如申請專利範圍第1項之該控制方法,其中,該開關週期內只有兩個上臂開啟時間。
- 如申請專利範圍第8項之該控制方法,其中,該兩個上臂開啟時間其中之一位於該解磁時間之內。
- 如申請專利範圍第8項之該控制方法,其中,該兩個上臂開啟時間其中之一大致開始於一信號波峰出現時。
- 如申請專利範圍第1項之該控制方法,其中,該等上臂開啟時間均出現於該解磁時間結束後。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW108134684A TWI708462B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 |
CN202010298677.3A CN112564487B (zh) | 2019-09-25 | 2020-04-16 | 适用于一主动钳位反驰式电源转换器的控制方法 |
US15/930,710 US11050351B2 (en) | 2019-09-25 | 2020-05-13 | Control method in use of active-clamp flyback power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW108134684A TWI708462B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TWI708462B TWI708462B (zh) | 2020-10-21 |
TW202114332A true TW202114332A (zh) | 2021-04-01 |
Family
ID=74093967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW108134684A TWI708462B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11050351B2 (zh) |
CN (1) | CN112564487B (zh) |
TW (1) | TWI708462B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI844088B (zh) * | 2022-09-02 | 2024-06-01 | 宏碁股份有限公司 | 具諧振穩壓回授補償設計之電源供應器 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11050350B1 (en) * | 2020-03-20 | 2021-06-29 | Huayuan Semiconductor (Shenzhen) Limited Company | Controlling an active clamp switching power converter circuit based on a sensed voltage drop on an auxiliary winding |
TWI743916B (zh) * | 2020-07-31 | 2021-10-21 | 大陸商艾科微電子(深圳)有限公司 | 電源轉換裝置、控制模組及其操作方法 |
CN112510976B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-07-19 | 广州金升阳科技有限公司 | 一种有源钳位反激变换器、控制器及其控制方法 |
TWI798785B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-04-11 | 葉文中 | 一次側控制器、二次側控制器、控制方法以及相關的隔離式電源供應器 |
CN114189160B (zh) * | 2021-12-07 | 2023-12-12 | 南京微盟电子有限公司 | 一种有源钳位反激拓扑中钳位管轻载导通控制方法及电路 |
CN115940660B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-06-30 | 艾科微电子(深圳)有限公司 | 非对称半桥电源及其控制方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200847602A (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-01 | Richtek Techohnology Corp | Apparatus and method of improving flyback transformer light-loading efficacy |
US20110305048A1 (en) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | System General Corp. | Active-clamp circuit for quasi-resonant flyback power converter |
US8873254B2 (en) * | 2012-03-12 | 2014-10-28 | Linear Technology Corporation | Isolated flyback converter with sleep mode for light load operation |
GB2509982B (en) * | 2013-01-22 | 2015-05-27 | Tdk Lambda Uk Ltd | Converter |
CN103825468B (zh) * | 2013-02-18 | 2018-07-10 | 台湾快捷国际股份有限公司 | 返驰式功率转换器的控制电路 |
US9231472B2 (en) * | 2014-04-11 | 2016-01-05 | Infineon Technologies Austria Ag | System and method for a switched-mode power supply |
CN105305825B (zh) * | 2014-07-18 | 2018-02-09 | 绿达光电股份有限公司 | 电源控制器以及相关的控制方法 |
US9455636B2 (en) * | 2014-12-16 | 2016-09-27 | Stmicroelectronics S.R.L. | Control method and device employing primary side regulation in a quasi-resonant AC/DC flyback converter |
US9614447B2 (en) * | 2015-09-03 | 2017-04-04 | Fairchild (Taiwan) Corporation | Control circuits and methods for active-clamp flyback power converters |
US10050535B2 (en) * | 2016-01-15 | 2018-08-14 | Semiconductor Components Industries, Llc | Power conversion efficiency using variable switching frequency |
US10069426B2 (en) * | 2016-03-12 | 2018-09-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Active clamp flyback converter |
US10291136B2 (en) * | 2017-04-10 | 2019-05-14 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd | Control device and control method |
TWI623185B (zh) * | 2017-07-25 | 2018-05-01 | 偉詮電子股份有限公司 | 可提供不同輸出電壓之開關式電源供應器以及相關之電源控制器 |
US10574147B2 (en) * | 2018-01-16 | 2020-02-25 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for zero voltage switching using flyback converters |
TWI672896B (zh) * | 2018-09-28 | 2019-09-21 | 通嘉科技股份有限公司 | 主動鉗位反馳式電源轉換器與相關之控制方法 |
-
2019
- 2019-09-25 TW TW108134684A patent/TWI708462B/zh active
-
2020
- 2020-04-16 CN CN202010298677.3A patent/CN112564487B/zh active Active
- 2020-05-13 US US15/930,710 patent/US11050351B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI844088B (zh) * | 2022-09-02 | 2024-06-01 | 宏碁股份有限公司 | 具諧振穩壓回授補償設計之電源供應器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210091672A1 (en) | 2021-03-25 |
TWI708462B (zh) | 2020-10-21 |
US11050351B2 (en) | 2021-06-29 |
CN112564487A (zh) | 2021-03-26 |
CN112564487B (zh) | 2022-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI708462B (zh) | 適用於一主動鉗位反馳式電源轉換器的控制方法 | |
TWI676344B (zh) | 返馳變換器 | |
TWI672896B (zh) | 主動鉗位反馳式電源轉換器與相關之控制方法 | |
US9859788B2 (en) | Power factor correction circuit and switching power supply apparatus | |
CN212323991U (zh) | 控制电路和功率因数校正预调节器 | |
US9960686B2 (en) | System and method for detecting a loss of AC power in a switched-mode power supply | |
TWI687034B (zh) | 可切換操作模式的主動鉗位反馳式電源轉換器 | |
US9209697B2 (en) | Switching power-supply device | |
US7570497B2 (en) | Discontinuous quasi-resonant forward converter | |
US20050174813A1 (en) | High efficiency power converter with synchronous rectification | |
CN112271929A (zh) | 有源钳位反激转换器 | |
US20080037293A1 (en) | Forward power converter controllers | |
US20180007751A1 (en) | Control method and device employing primary side regulation in a quasi-resonant ac/dc flyback converter without analog divider and line-sensing | |
TW202131615A (zh) | 具有多模式操作的切換模式電力供應器及其方法 | |
TWI606682B (zh) | 適用於高功因之開關式電源供應器的脈波寬度調變控制器以及相關之控制方法 | |
JP2002101655A (ja) | スイッチング電源装置 | |
US20180323713A1 (en) | Soft-switching for high-frequency power conversion | |
JP5424031B2 (ja) | 力率改善回路 | |
US20220255439A1 (en) | Controller of switching power supply and control method thereof | |
CN111030479B (zh) | 有源钳位反激式电源转换器与相关的控制方法 | |
CN110957915B (zh) | 可切换操作模式的有源钳位反激电源转换器 | |
CN115987063A (zh) | 一种混模式功率因数校正器及其操作方法 | |
TWM628149U (zh) | 多模式混合控制的直流-直流電源轉換電路 | |
WO2014174271A2 (en) | Power supply | |
KR101339172B1 (ko) | 제어모드 변환을 통한 스위칭 제어방법 그리고 이를 이용한 스위칭 제어기 및 역률보정 제어기 |