TWI624141B - 隔離式變換器的控制方法、控制電路及開關電源 - Google Patents

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Abstract

本申請提供了一種隔離式變換器的控制方法、控制電路及開關電源。在所述控制電路及方法中，通過在隔離式變換器的不同工作模式過程中設置不同的閾值來產生喚醒信號，從而既可使隔離式變換器處於動態載入期間的輸出電壓的跌落值比較小，以加快系統的動態回應速度，又可使隔離式變換器在待機工作模式的負載穩態期間，以非常低的工作頻率工作，有效的降低了待機損耗。

Description

隔離式變換器的控制方法、控制電路及開關電源
本發明涉及開關電源領域，更具體地說，涉及一種隔離式變換器的控制方法、控制電路及開關電源。
原邊控制的開關電源由於系統的器件少、結構簡單、成本低等優點，在電源領域如LED驅動電源、充電器以及適配器等中得到廣泛應用。
在現有技術實現的原邊控制系統中，如圖1所示，對輸出電壓的檢測是通過對變壓器副邊繞組電壓的檢測來間接實現的。這種原邊控制系統並不會對輸出電壓進行即時檢測，而只是在每個開關週期採樣變壓器的輔助繞組上的電壓來實現對輸出電壓的檢測，使得當輸出負載從輕載或空載到重載或滿載進行切換時，原邊控制系統不能及時獲得輸出電壓的變化資訊，從而導致系統的動態性能很差。另一方面，這種原邊控制系統的動態回應特性也限制了輕載或空載時系統頻率的降低，從而限制了系統待機功耗的減小。
有鑒於此，本發明提供一種控制電路、控制方法和應用其的反激式變換器，以快速進行反激式變換器的啟動或輸入電壓切換。
一種隔離式變換器的控制方法，所述隔離式變換器包括由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管、與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，所述控制方法包括：使一喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊；在所述隔離式變換器的原邊側獲取表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號；檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述輸出電壓的值維持為期望的值；其中，在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號。
優選的，所述控制方法還包括在所述原邊側檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，以控制所述主開關管的開關狀態。
優選的，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中，使所述原邊側的控制模組和所述副邊側的控制模組均進入睡眠模式。
優選的，所述控制方法還包括在所述隔離式變換器的處於動態載入期間，增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率。
一種隔離式變換器的控制電路，所述隔離式變換器包括由原 邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管、與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，包括：副邊控制器，用於根據所述隔離式變換器的輸出電壓產生喚醒信號，並使所述喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊，其中，在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，原邊回饋電路，用於獲取表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號；原邊控制器，用於檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述隔離式變換器的輸出電壓的值維持為期望的值。
優選的，所述副邊控制器包括：第一副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第一閾值電壓，並產生第一副邊檢測信號；第二副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第二閾值電壓，並產生第二副邊檢測信號；第三副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第三閾值電壓，並產生第三副邊檢測信號； 副邊模式檢測電路，用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，並輸出副邊模式檢測信號；喚醒產生電路，接收所述第一副邊檢測信號、第二副邊檢測信號、第三副邊檢測信號和副邊模式檢測信號產生所述喚醒信號。
優選的，當所述續流管為二極體時，所述副邊控制器還包括與所述二極體並聯的開關電路，所述喚醒信號通過控制所述開關電路的導通和斷開狀態來控制所述第一電壓信號。
優選的，副邊模式檢測電路控制使所述副邊控制器在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中時進入睡眠模式。
優選的，所述原邊控制器包括：脈衝檢測解碼電路，用於檢測所述第二電壓信號，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第一原邊檢測信號。
優選的，所述原邊控制器還包括：原邊回饋控制電路，檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第二原邊檢測信號；脈寬頻率電路，根據第一檢測信號和第二檢測信號產生脈寬頻率控制信號，以在所述隔離式變換器的處於動態載入期間，增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率；驅動電路，接收所述第一檢測信號、第二檢測信號和脈寬頻率信號產生所述驅動信號。
優選的，所述原邊控制器還包括原邊模式檢測電路，用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，以使所述原邊控制器在所述隔離式 變換器處於待機工作模式過程中時進入睡眠模式。
一種開關電源，包括有由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管以及與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，還包上述任意一項所述的控制電路。
由上可見，本實施例提供的隔離式變換器的控制及方法通過在隔離式變換器的不同工作模式過程中設置不同的閾值來產生喚醒信號，從而既可使隔離式變換器處於動態載入期間的輸出電壓的跌落值比較小，以加快系統的動態回應速度，又可使隔離式變換器在待機工作模式的負載穩態期間，以非常低的工作頻率工作，有效的降低了待機損耗。
01‧‧‧副邊控制器
02‧‧‧原邊回饋電路
03‧‧‧原邊控制器
11‧‧‧副邊模式檢測電路
12‧‧‧喚醒產生電路
13‧‧‧採樣保持電路
31‧‧‧脈衝檢測解碼電路
32‧‧‧原邊模式檢測電路
33‧‧‧原邊回饋控制電路
34‧‧‧脈寬頻率電路
35‧‧‧驅動電路
D1‧‧‧續流管
R1、R2、R3、R4、R5、R6‧‧‧電阻
S1‧‧‧主開關管
S2‧‧‧開關
VD‧‧‧電壓
VDP1‧‧‧第一原邊檢測信號
VDP2‧‧‧第二原邊檢測信號
VDS1‧‧‧第一副邊檢測信號
VDS2‧‧‧第二副邊檢測信號
VDS3‧‧‧第三副邊檢測信號
VIN‧‧‧輸入電壓信號
VOFB‧‧‧分壓
Vo‧‧‧輸出電壓
VOSH‧‧‧採樣保持電壓
VREFA、VREFS‧‧‧基準分壓
VREFN‧‧‧採樣分壓
VZCS‧‧‧第二電壓信號
圖1為現有技術中的一種原邊控制電路；圖2為依據本發明的一種隔離式變換器的控制電路一實施例的電路圖；圖3為圖2所示的控制電路在隔離式變換器處於正常工作模式過程的動態載入期間的工作波形圖；圖4為圖2所示的控制電路在隔離式變換器處於待機工作模式過程的負載穩態期間的工作波形圖；圖5為圖2所示的控制電路在隔離式變換器處於待機工作模式過程的動態載入期間的工作波形圖。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部 分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
參考圖2，所示為依據本發明的一種隔離式變換器的控制電路的一實施例電路圖。在本實施例中，所述隔離式變換器以反激式變換器為例，但不限於與此，所述隔離式變換器接收輸入電壓信號VIN，以為負載提供穩定的輸出電壓Vo。具體地，所述反激式變換器包括有由原邊繞組Np和副邊繞組Ns構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管S1以及與副邊繞組連接的續流管，本實施例中，所述續流管以二極體D1為例，且所述二極體接在隔離式變換器的下位(本申請同樣也適應于續流管接上位的情況，即續流管一端與副邊繞組相連，另一端通過輸出電容接地，而輸出電容的陽極端接輸出正端)，即所述二極體陰極連接所述副邊繞組，陽極連接到參考地端。
參考圖2所示，在本實施方式中，所述隔離式變換器的控制電路包括副邊控制器01、原邊回饋電路02、原邊控制器03。
副邊控制器01，用於產生喚醒信號VTS，並使所述喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號VTSEC表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊。副邊控制器01產生所述喚醒信號VTS的具體過程如下：在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間，所述副邊控制器根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號；在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，所述 副邊控制器根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號；在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，所述副邊控制器根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號。
由喚醒信號的產生過程可以看出，其為一個根據輸出電壓產生的可表徵輸出電壓變化資訊的信號，因此其可控制第一電壓信號也可表徵輸出電壓的變化資訊。在本實施例中，副邊控制器01還包括與二極體D1並聯連接的開關電路，喚醒信號VTS可以通過控制所述開關電路的導通和斷開狀態來控制所述第一電壓信號表徵輸出電壓的變化資訊。具體的，喚醒信號控制第一電壓信號表徵輸出電壓的原理在本申請的後續部分將結合工作波形圖做具體的分析。
參考圖2所示，在本實施例中副邊控制器01包括第一副邊檢測電路、第二副邊檢測電路、第三副邊檢測電路、副邊模式檢測電路11以及喚醒產生電路12。
第一副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓Vo是否小於第一閾值電壓，並產生第一副邊檢測信號VDS1。第一副邊檢測電路具體的可以包括第二電阻分壓網路、採樣保持電路13、第三電阻分壓網路、第一比較電路。第二電阻分壓網路用於對所述輸出電壓Vo進行分壓，以獲得輸出分壓VOFB。採樣保持電路13接收輸出分壓VOFB以在每一個開關週期的固定時刻對輸出分壓進行採樣，以獲得採樣保持電壓VOSH。具體的，採樣保持電路13還接收續流二極體陰極端的電壓VD，以根據該電壓獲得採樣時間點，例如當 電壓VD表徵續流二極體D1續流結束時，採樣保持電路13開始採樣輸出分壓VOFB並輸出採樣保持電壓VOSH，該電壓經過第三電阻分壓網路分壓後獲得採樣分壓VREFN。第一比較電路比較輸出分壓和採樣分壓，並輸出第一副邊檢測信號VDS1。其中，採樣分壓與所述第一電壓閾值的比例值等於所述輸出分壓VOFB與所述輸出電壓Vo的比例值。因此，所述第一比較電路可通過比較所述輸出分壓VOFB與所述採樣分壓VREFN的大小來比較所述輸出電壓與所述第一閾值電壓的大小。
在本實施例中，所述第一閾值電壓由所述採樣分壓來表徵，而採樣分壓又由前一個開關週期的固定時刻的輸出電壓的採樣電壓來決定，因此所述第一閾值電壓實則為一個隨輸出電壓動態變化的值，可控制所述輸出電壓的跌落值一直保持一個較低值。例如通過對第二電阻分壓網路和第三電阻分壓網路的設置，使得所述採樣分壓VREFN為輸出分壓VOFB的97%(不限定於此)，即使第一閾值電壓一直為輸出電壓Vo的97%，則可實現輸出電壓Vo在所述隔離式變換器處於正常工作模式的動態載入過程中時，輸出電壓Vo的跌落值最多跌到3%，就會產生有效的喚醒信號VTS，並通過檢測第二電壓信號VZCS來檢測到該喚醒信號，從而感知輸出電壓下降，以快速的在原邊側控制主開關管的開關狀態，使輸出電壓Vo上升，以維持為期望的值。因而，這種在隔離式變換器處於正常工作模式期間，使第一閾值電壓隨輸出電壓自身動態變化的檢測方式，有利於提高隔離式變換器的動態回應速度。如圖2所示，在本實施例中第二電阻分壓網路由電阻R3、R4構成，第三電阻分壓網路由電阻R5、R6構成。當然，在其他實施例中，第一副邊檢測電路也可不包括第二電阻分壓網路和第三電阻分壓網路，則採樣保持電 路13直接採樣輸出電壓，輸出的即為所述第一閾值電壓，而第一比較電路直接比較輸出電壓和第一閾值電壓的大小。第一比較電路可採用第一比較器A來實現，其同相端接收採樣分壓VREFN，反相端接收輸出分壓VOFB，輸出端輸出第一副邊檢測信號VDS1。
第二副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第二閾值電壓，並產生第二副邊檢測信號VDS2。具體的在本實施例中所述第二副邊檢測電路包括第二比較器B，其同相端接收一個固定值的基準電壓VREFS，反相端接收輸出分壓VOFB，輸出端輸出所述第二副邊檢測信號VDS2。其中，基準電壓VREFS與所述第二閾值電壓直接的比例值等於所述輸出分壓與所述輸出電壓直接的比例值。
第三副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第三閾值電壓，並產生第三副邊檢測信號VDS3。具體的，第三副邊檢測電路在本實施例中由第四電阻分壓網路和第三比較器C構成。第四電阻分壓網路將基準電壓VREFS進行分壓，以獲得基準分壓VREFA。第三比較器C的同相端接收基準分壓VREFA，反相端接收輸出分壓VOFB，輸出端輸出第三副邊檢測信號VDS3。其中，基準分壓VREFA與第三閾值電壓的比例值等於所述輸出分壓與所述輸出電壓的比例值，因此基準分壓VREFA可表徵所述第三閾值電壓，且使所述第三閾值電壓的值小於所述第二閾值電壓的值。由於所述隔離式變換器在待機工作模式的負載穩態期間，輸出電壓由基準電壓VREFS來決定，輸出分壓VOFB在此期間維持為基準電壓VREFS的值，而在待機工作模式的動態載入期間，輸出分壓VOFB的下降值由基準分壓VREFA來決定。因此，可通過對第四電阻分壓網路的設定，可使基準分壓VREFA等於97%的基準電壓VREFS，則可控制所述隔 離式變換器在待機工作模式的動態載入期間，輸出電壓Vo的跌落值為3%。一旦輸出分壓VOFB降低到基準分壓VREFA時，即降低到待機工作模式過程中的負載穩態期間的輸出電壓期望值的97%時，副邊控制器便會產生喚醒信號VTS，使原邊控制器控制主開關管的相應動作，使輸出電壓快速的維持為期望的值，加速了待機工作模式期間的動態回應速度。
副邊模式檢測電路11用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，並輸出副邊模式檢測信號VDM。副邊模式檢測信號可指示所述隔離式變換器當前是處於正常工作模式還是處於待機工作模式，具體的副邊模式檢測電路11可根據續流管D1的陰極端的電壓來檢測隔離式變換器的工作模式。此外，在該副邊模式檢測信號指示隔離式變換器進入待機工作模式時，還可使副邊控制器01進入睡眠模式，以減少副邊控制器的靜態工作電流。副邊控制器進入睡眠模式的意思在這裏表示：使除第二副邊檢測電路、第三副邊檢測電路以及喚醒信號的產生電路以外的不相關電路在待機工作模式過程中均處於關閉狀態，只保留與睡眠模式相關的電路工作。
喚醒產生電路12，用於接收所述第一副邊檢測信號VDS1、第二副邊檢測信號VDS2、第三副邊檢測信號VDS3和副邊模式檢測信號VDM產生所述喚醒信號VTS。喚醒產生電路12在副邊模式檢測信號的控制下，決定由第一副邊檢測信號VDS1、第二副邊檢測信號VDS2、第三副邊檢測信號VDS3中的哪些來產生所述喚醒信號VTS。
此外，由於在本實施例中，隔離式變換器的續流管為二極體D1，則副邊控制器01還包括與所述二極體並聯的開關電路，所述喚醒信號VTS通過控制所述開關電路的導通和斷開狀態來控制所述第一電壓信號 VTSEC。具體的，所述開關電路可以為一個開關S2，其連接在二極體D1的陽極端與陰極端之間，並由喚醒信號VTS控制導通和關斷。當喚醒信號VTS為高時，所述開關管S2導通，因此所述第一電壓信號變為高電平，即使所述第一電壓信號可以表徵所述輸出電壓的變化資訊。
原邊回饋電路02位於所述隔離式變換器的原邊側，以在所述原邊側獲取表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號VZCS。
如圖2所示，在本實施例中所述原邊回饋電路02具體包括與變壓器T的原邊繞組NP和副邊繞組NS耦合的原邊輔助繞組NA、第一電阻分壓網路。原邊輔助繞組NA獲得與所述第一電壓信號VTSEC成比例的原邊輔助電壓，第一電阻分壓網路將原邊輔助電壓分壓後獲得所述第二電壓信號VZCS。如圖2所示，第一電阻分壓網路由電阻R1、R2構成，但是在其他實施例中可不限定於此。由於所述第一電壓信號VTSEC表徵了所述喚醒信號VTS，而所述第二電壓信號又表徵了所述第一電壓信號，因此所述喚醒信號VTS實則通過副邊繞組與原邊輔助繞組的耦合關係被傳遞至所述隔離式變換器的原邊側，並在所述原邊側由所述第二電壓信號VZCS來表徵。又由於所述第一電壓信號表徵所述輸出電壓的變化資訊，因此，可通過在所述原邊側檢測所述第二電壓信號來檢測所述輸出電壓的變化資訊，從而可實現對所述隔離式變換器的控制。
原邊控制器03，位於所述原邊側，用於檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述隔離式變換器的輸出電壓的值維持為期望的值。
在本實施例中，原邊控制器03包括：脈衝檢測解碼電路31， 用於檢測所述第二電壓信號VZCS，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第一原邊檢測信號VDP1。所述脈衝檢測解碼電路31接收所述第二電壓信號VZCS，經解碼後可獲知輸出電壓的變化資訊，當確定所述輸出電壓低於預期的電壓值時(即有喚醒信號VTS產生時)，則產生第一原邊檢測信號VDP1，控制所述主開關管S1導通，以增加從原邊傳遞至副邊的能量，最終使得所述輸出電壓信號維持在預期的電壓值。
此外，原邊控制器03還包括原邊回饋控制電路33、脈寬頻率電路34和驅動電路35。原邊回饋控制電路33，用於檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第二原邊檢測信號VDP2。這裏的原邊回饋信號在本實施例中就為第二電壓信號VZCS，在其他實施例中也可通過其他方式在所述原邊側獲得輸出電壓的原邊回饋信號。原邊回饋控制電路33通過檢測原邊回饋信號是否為其期望的值，以使所述輸出電壓的值在所述隔離式變換器處於正常工作模式的負載穩態期間維持為負載所需的期望值。
脈寬頻率電路34，根據第一原邊檢測信號VDP1和第二原邊檢測信號VDP2產生脈寬頻率控制信號VPW，以在所述隔離式變換器的處於正常工作模式或者待機工作模式的動態載入期間，增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率，以進一步加快系統在動態載入時的回應速度。
驅動電路35，接收所述第一原邊檢測信號VDP1，第二原邊檢測信號VDP2和脈寬頻率信號VPW產生所述驅動信號VGS。驅動信號VGS用於控制主開關管的導通和關斷，通過本實施例的方案，可使驅動信號VGS在所述隔離式變換器的處於正常工作模式(或待機工作模式)的動態載入期間的頻 率和脈寬大于其在正常工作模式(或待機工作模式)負載穩態期間的頻率和脈寬，且在待機工作模式的負載穩態期間，具有非常低的工作頻率和脈寬。
此外，原邊控制器03還包括原邊模式檢測電路32，用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，以使所述原邊控制器在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中時進入睡眠模式。原邊控制器進入睡眠模式是指：在隔離式變換器進入待機工作模式時，使原邊控制器中除了與產生第一原邊檢測信號VDP1相關的以外的信號均處於關閉狀態，以進一步減少隔離式變換器的待機損耗。
需要說明的是，在本申請中負載穩態期間，是指非動態載入期間，即隔離式變換器的的負載基本趨於穩定狀態，而動態載入期間是指負載從空載或輕載快速切換至重載或滿載的動態載入過程期間。
由上可見，本實施例提供的隔離式變換器的控制電路通過在隔離式變換器的不同工作模式過程中設置不同的閾值來產生喚醒信號，從而既可使隔離式變換器處於動態載入期間的輸出電壓的跌落值比較小，以加快系統的動態回應速度，又可使隔離式變換器在待機工作模式的負載穩態期間，以非常低的工作頻率工作，有效的降低了待機損耗。
下面將分別結合圖3、圖4、圖5和圖2來對本申請提供的控制電路的控制原理和工作過程做進一步說明。
圖3為圖2所示的原邊控制電路在隔離式變換器處於正常工作模式過程的動態載入期間的工作波形圖。在圖3中，Io為隔離式變換器的輸出電流，VD為續流二極體D1的陰極端的電壓，TS為採樣保持電路根據電壓 VD所獲得的採樣信號(在該信號為高電平時對輸出電壓進行採樣)。在t1~t4期間，開關控制信號VGS由第二檢測信號VDP2控制產生。在t2時刻，主開關管S1關斷，續流管D1切換至關斷狀態，即此時續流結束，採樣保持電路根據電壓VD在t3時刻產生有效的採樣信號TS(也可在續流管導通時刻開始採樣)。此時，採樣保持電路對輸出電壓的分壓VOFB進行採樣保持，獲得採樣保持電壓VOSH，第三電阻分壓網路使採樣分壓VREFN等於97%的採樣保持電壓VOSH(不局限於此)，第一比較器A比較所述輸出分壓VOFB和採樣分壓VREFN的大小。到t4時刻，隔離式變換器進行動態載入，輸出電流開始迅速上升，輸出電壓開始下降，到t5時刻，輸出電壓的分壓VOFB跌落到採樣分壓VREFN，即輸出電壓Vo相對於採樣時刻的值而言跌落了3%，則此時第一比較器A產生有效的第一副邊檢測信號VDS1，控制喚醒產生電路產生具有一定脈寬(例如t5到t6之間的寬度)的喚醒信號VTS，該信號控制副邊繞組上的第一電壓信號VTSEC變為高電平，而第二電壓信號VZCS也變為高電平，當脈衝檢測解碼電路檢測到第二電壓信號VZCS的值大於一定值，且第二電壓信號VZCS的脈寬大于一定值時，即在t6時刻，產生第一原邊檢測信號VDP1，該信號對脈寬頻率電路進行控制以產生脈寬頻率信號VPW，使驅動電路以較大的脈寬和較高的頻率快速產生一簇驅動信號對輸出電壓進行控制，以達到加速系統動態回應的目的。
圖4為圖2所示的原邊控制電路在隔離式變換器處於待機工作模式過程的負載穩態期間的工作波形圖。由於本申請實施例中，使隔離式變換器在待機工作模式期間處於睡眠模式，則副邊睡眠模式輸出的模式檢測信號VDM可以指示隔離式變換器是否處於待機工作模式(睡眠模式)。如圖4所示，當模式檢測信號VDM指示隔離式變化處於睡眠模式期間(VDM處 於高電平期間)，輸出分壓VOFB以基準電壓VREFS為參考電壓，當輸出分壓VOFB跌落到該電壓值時，便產生有效的喚醒信號VTS，從而產生相應的開關控制信號VGS，即在此期間，根據輸出電壓的分壓VOFB與基準電壓VREFS的大小關係來產生開關控制信號VGS，使輸出電壓維持為上述第二閾值電壓。從圖中可以看出，此期間開關控制信號VGS的脈寬較小，頻率也較小，從而具有較低的待機損耗。
圖5為圖2所示的原邊控制電路在隔離式變換器處於待機工作模式過程的動態載入期間的工作波形圖。
如圖5所示，在f1-f4期間，模式檢測信號VDM處於有效狀態，則說明隔離式變換器處於睡眠模式期間，則此時根據圖4中的工作程序控制主開關管S1，此期間使輸出電壓的分壓VOFB維持為電壓VREFS的值。在睡眠模式期間，在f2時刻，隔離式變換器的負載出現載入，輸出電流迅速上升，輸出電壓下降，即在f2時刻後，隔離式變換器處於睡眠模式過程中的動態載入期間，到t3時刻，輸出電壓的分壓VOFB跌落至上述的電壓VREFA(該電壓可以為VREFS的97%)，即說明此時輸出電壓相對待機工作模式的負載穩態期間的值而言跌落了3%，此時，副邊產生一個或多個具有較大脈寬(這裏的較大是相對待機工作模式過程中的負載穩態期間的喚醒信號的脈寬而言的)的喚醒信號VTS來反應輸出電壓的變化資訊，並將該信號傳遞到原邊，以在原邊產生較大脈寬且較大頻率的開關控制信號VGS使輸出電壓迅速的升到期望的電壓，有效的提高了系統的動態回應特性。
由上可見，本實施例提供的隔離式變換器的控制電路通過在隔離式變換器的不同工作模式過程中設置不同的閾值來產生喚醒信號，從 而既可使隔離式變換器處於動態載入期間的輸出電壓的跌落值比較小，以加快系統的動態回應速度，又可使隔離式變換器在待機工作模式的負載穩態期間，以非常低的工作頻率工作，有效的降低了待機損耗。
本申請實施例還公開了一種隔離式變換器的控制方法，用於控制隔離式變換器，在本實施例中所述隔離式變換器為反激式變換器，但不局限於此。反激式變換器包括由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管、與副邊繞組連接的續流管。本實施例所公開的隔離式變換器的控制方法主要包括：使所述隔離式變換器的副邊側產生的喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊；在所述隔離式變換器的原邊側獲取一個表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號；檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述輸出電壓的值維持為期望的值；其中，在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間，所述副邊側根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，所述副邊側根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，所述副邊側根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號。
進一步的，所述控制方法還包括在所述原邊側檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，以控制所述主開關管的開關狀態。
此外，所述方法還包括在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中期間，使所述原邊側的控制模組和所述副邊側的控制模組均進入睡眠工作模式。更進一步的，在所述隔離式變換器的處於動態載入期間，還可增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率。
本申請還提供了一種開關電源，其有由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的功率開關管以及與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，還包括本申請中任意一實施例所述的隔離式變換器的控制電路。
依照本發明的實施例如上文所述，這些實施例並沒有詳盡敍述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施例。根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明以及在本發明基礎上的修改使用。本發明僅受申請專利範圍及其全部範圍和等效物的限制。

Claims (12)

  1. 一種隔離式變換器的控制方法，所述隔離式變換器包括由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管、與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，所述控制方法包括：使一喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊；在所述隔離式變換器的原邊側獲取表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號；檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述輸出電壓的值維持為期望的值；其中，在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號。
  2. 如請求項1所述的控制方法，其中，還包括在所述原邊側檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，以控制所述主開關管的開關狀態。
  3. 如請求項2所述的控制方法，其中，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中，使所述原邊側的控制模組和所述副邊側的控制模組均進入睡眠模式。
  4. 如請求項2所述的控制方法，其中，還包括在所述隔離式變換器的處於動態載入期間，增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率。
  5. 一種隔離式變換器的控制電路，所述隔離式變換器包括由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管、與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，包括：副邊控制器，用於根據所述隔離式變換器的輸出電壓產生喚醒信號，並使所述喚醒信號控制所述副邊繞組兩端的第一電壓信號表徵所述隔離式變換器的輸出電壓的變化資訊，其中，在所述隔離式變換器處於正常工作模式過程中的動態載入期間根據所述輸出電壓與第一閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的負載穩態期間，根據所述輸出電壓與第二閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號，在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中的動態載入期間，根據所述輸出電壓與第三閾值電壓的大小關係產生所述喚醒信號；原邊回饋電路，用於獲取表徵所述第一電壓信號的第二電壓信號；原邊控制器，用於檢測所述第二電壓信號，並根據檢測結果控制所述主開關管的開關狀態，使所述隔離式變換器的輸出電壓的值維持為期望的值。
  6. 如請求項5所述的控制電路，其中，所述副邊控制器包括：第一副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第一閾值電壓，並產生第一副邊檢測信號； 第二副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第二閾值電壓，並產生第二副邊檢測信號；第三副邊檢測電路，用於檢測所述輸出電壓是否小於第三閾值電壓，並產生第三副邊檢測信號；副邊模式檢測電路，用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，並輸出副邊模式檢測信號；喚醒產生電路，接收所述第一副邊檢測信號、第二副邊檢測信號、第三副邊檢測信號和副邊模式檢測信號產生所述喚醒信號。
  7. 如請求項6所述的控制電路，其中，當所述續流管為二極體時，所述副邊控制器還包括與所述二極體並聯的開關電路，所述喚醒信號通過控制所述開關電路的導通和斷開狀態來控制所述第一電壓信號。
  8. 如請求項6所述的控制電路，其中，副邊模式檢測電路控制所述副邊控制器在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中時進入睡眠模式。
  9. 如請求項5所述的控制電路，其中，所述原邊控制器包括：脈衝檢測解碼電路，用於檢測所述第二電壓信號，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第一原邊檢測信號。
  10. 如請求項9所述的控制電路，其中，所述原邊控制器還包括：原邊回饋控制電路，檢測所述輸出電壓的原邊回饋信號，產生用以控制所述主開關管開關狀態的第二原邊檢測信號；脈寬頻率電路，根據第一檢測信號和第二檢測信號產生脈寬頻率控制 信號，以在所述隔離式變換器的處於動態載入期間，增加所述主開關管的驅動信號的脈寬和頻率；驅動電路，接收所述第一檢測信號、第二檢測信號和脈寬頻率信號產生所述驅動信號。
  11. 如請求項10所述的控制電路，其中，所述原邊控制器還包括原邊模式檢測電路，用於檢測所述隔離式變換器當前的工作模式，使所述原邊控制器在所述隔離式變換器處於待機工作模式過程中時進入睡眠模式。
  12. 一種開關電源，包括有由原邊繞組和副邊繞組構成的變壓器、與原邊繞組連接的主開關管以及與副邊繞組連接的續流管，其特徵在於，還包括請求項6-11中任意一項所述的控制電路。
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