原边反馈的pfc恒压驱动控制电路及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种原边反馈的PFC恒压驱动控制电路及控制方法，应用于反激式变换器，所述的恒压驱动控制电路根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；所述的恒压驱动控制电路包括原边电流反馈电路、谷底检测电路和输出电压反馈电路。本发明采用固定导通时间工作模式和峰值电流工作模式相结合，在原边电流峰值较小时，采用峰值电流模式，在峰值电流达到基准电流值时，关断主功率开关管，延长了去磁时间，使谷底检测电路有足够的时间来检测采样电压信号的谷底值；因而本发明在基准电压上下设置不同的消隐时间，在消隐时间过后再进行谷底检测和电压反馈，提高了谷底检测和电压反馈的准确性。
【专利说明】原边反馈的PFC恒压驱动控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子【技术领域】，具体涉及一种原边反馈的PFC恒压驱动控制电路。
【背景技术】
[0002]在带有PFC电路的反激式变换器中，在负载端设有采样电路，通过采样表征输出电压信号的采样信号，并将采样信号与TL431的基准电压进行比较，从而调节光耦的工作状态，即上述现有技术主要采用光耦进行隔离，由光耦控制PWM的输出以控制主功率开关管的通断。但上述现有技术实现过程需要器件多且贵，成本相对较高。
[0003]对于上述现有技术存在的问题，可以通过增加辅助绕组的方式来采集输出电压信号，并通过采样电阻采样后，输入至控制电路并调节主功率管的工作状态。该现有技术虽然能够省去了光耦和TL431等元器件，在一定程度上降低了成本，但是该现有技术一般采用恒流恒压控制，会存在不完全恒压工作的现象，因而导致输出电压带有低频纹波。此外，以上现有技术中，原边电感电流的峰值在一个工频周期内差异较大，当峰值较小时，在主功率开关管关断时，原边漏感和主功率开关管内的寄生电容广生的振荡小，去磁时间短，会广生检测不到振荡谷底时输出电压信号的问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，以解决现有技术中存在低频纹波、因去磁时间短检测不到谷底时输出的问题。
[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，应用于反激式变换器，所述的恒压驱动控制电路根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；所述的恒压驱动控制电路包括原边电流反馈电路、谷底检测电路和输出电压反馈电路，
[0006]所述原边电流反馈电路，采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时,则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式；
[0007]输出电压反馈电路，对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间；
[0008]所述谷底检测电路，检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
[0009]优选地，当得到的采样电压信号大于基准电压时，则在第一消隐时间后再进行谷底检测；当得到的采样电压信号小于基准电压时，则在第二消隐时间后再进行谷底检测；所述的第一消隐时间大于第二消隐时间，在第一消隐时间和第二消隐时间内不进行谷底检测。[0010]优选地，在检测到采样电压信号的谷底值时，将所述的谷底值与所述参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间。
[0011]优选地，主功率管工作在电流峰值模式下，将原边电流与所述基准电流进行比较，在原边电流的峰值达到基准电流值时，则驱动主功率管关断。
[0012]优选地，在反激式变换器轻载时，根据电压反馈信号的大小，降低主功率开关管的开关频率或导通时间，以降低输出功率。
[0013]优选地，设定采样电压信号的最高阈值电压，反激式变换器轻载启动时，当采样电压信号大于其最高阈值电压的情况下，则通过限频电路将主功率的开关频率设定为最低开关频率，直到采样电压信号小于其最高阈值电压。
[0014]优选地，采用辅助绕组与副边绕组耦合，通过电压采样电阻对辅助绕组进行电压采样，从而得到采样电压信号。
[0015]本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下步骤的原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，应用于反激式变换器，根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；
[0016]采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时，则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式；
[0017]对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间；
[0018]检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
[0019]优选地，当得到的采样电压信号大于基准电压时，则在第一消隐时间后再进行谷底检测；当得到的采样电压信号小于基准电压时，则在第二消隐时间后再进行谷底检测；所述的第一消隐时间大于第二消隐时间，在第一消隐时间和第二消隐时间内不进行谷底检测。
[0020]优选地，在检测到采样电压信号的谷底值时，将所述的谷底值与所述参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间。
[0021]优选地，设定采样电压信号的最高阈值电压，反激式变换器轻载启动时，当采样电压信号大于其最高阈值电压的情况下，则通过限频电路将主功率的开关频率设定为最低开关频率，直到采样电压信号小于其最高阈值电压。
[0022]采用本发明的结构和方法，与现有技术相比，具有以下优点:本发明采用固定导通时间工作模式和峰值电流工作模式相结合，在原边电流峰值较小时，采用峰值电流模式，在峰值电流达到基准电流值时，关断主功率开关管，延长了去磁时间，使谷底检测电路有足够的时间来检测采样电压信号的谷底值；由于不同原边电流峰值的去磁时间不同，因而本发明在基准电压上下设置不同的消隐时间，为了避免原边震荡对输出电压的影响，在消隐时间过后再进行谷底检测和电压反馈，提高了谷底检测和电压反馈的准确性；同时本发明还能起到轻载工作的保护作用。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明原边反馈的PFC恒压驱动控制电路的结构示意图(实施例1)；
[0024]图2为本发明原边反馈的PFC恒压驱动控制电路的结构示意图(实施例2)；
[0025]图3为轻载启动保护电路的结构示意图。
[0026]图4为逻辑控制电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合示意图对本发明的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路作更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以在此描述基础上，在权利要求的范围内对本发明具体电路进行变换和替换，而仍然实现本发明的有利效果。下列描述并不作为对本发明的限制。
[0028]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0029]本发明的核心思想在于，提供一种原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，应用于反激式变换器，所述的恒压驱动控制电路根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；所述的恒压驱动控制电路包括原边电流反馈电路、谷底检测电路和输出电压反馈电路，
[0030]所述原边电流反馈电路，采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时,则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式；
[0031]输出电压反馈电路，对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间；
[0032]所述谷底检测电路，检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
[0033]进一步地，本发明还提供一种原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，应用于反激式变换器，根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；
[0034]采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时，则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式；
[0035]对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间；
[0036]检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
[0037]实施例1:
[0038]参考图1所示，所述反激式变换器主要包括整流桥、功率级电路等，所述功率级电路包括主功率管M1和变压器T，所述变压器T由原边绕组Np和副边绕组Ns组成，设置辅助绕组Na与副边绕组Ns耦合，因此辅助绕组Na可输出表征反激式变换器输出电压的信号，所述的辅助绕组Na上连接有电压采样电阻Rl、R2，Rl和R2串联，二者的公共端为采样点。
[0039]由输出电压反馈电路对所述采样点采样，由于在一个工频周期内，原边绕组与主功率管寄生电容产生振荡差异较大，振荡大时，去磁时间长，输出电压较大，振荡小时，则去磁时间短，输出电压较小。判断米样到的米样电压信号Vsen是否大于基准电压,若大于基准电压，则说明振荡大，去磁时间较大，为了准备检测输出电压及其谷底值(避免振荡对输出电压值的干扰)，需设置第一消隐时间，在第一消隐时间内不进行谷底检测，经过第一消隐时间(如设为2ys)后，再进行谷底检测，此时检测到的采样电压信号能较为准确地表征输出电压，由谷底检测电路将谷值信号输入至逻辑控制电路，从而控制主功率管导通。在采样电压信号是否小于基准电压时，则设置第二消隐时间，第一消隐时间大于第二消隐时间。所述的谷底检测电路可以采用现有技术中的相关技术实现，故在此不作详细描述。
[0040]将上述检测到的谷值时的采样电压信号输入误差放大器gm，与参考电压Vref进行比较，得到电压反馈信号，将电压反馈信号输入至导通时间计算电路，即根据电压反馈信号来调节导通时间，从而实现输出电压恒定。
[0041]由于在原边绕组与主功率管寄生电容产生振荡较小时，去磁时间短，导致检测不到采样电压信号谷底时的值。通过原边电流反馈电路，采样原边电流(在主功率管Ml的源级采样)，当原边电流大于一基准电流值时，则使主功率管工作在固定导通时间模式，达到设定的导通时间后，则发送信号给逻辑控制电路，以关断主功率管；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式，将此时的电流通过比较器cmpl与基准电流值Iref进行比较，在峰值电流达到基准电流值时，关断主功率开关管，延长了去磁时间，使谷底检测电路有足够的时间来检测采样电压信号的谷底值。两种工作模式所产生的原边电流反馈信号连接于或门的两个输入端，或门的输出端与逻辑控制电路连接。
[0042]实施例2:
[0043]参考图2所示，图2中与图1中相同部分可参考图1，在此不作赘述。实施例2中相对于实施例1，主要增加了限频电路，限频电路可通过现有技术实现，限频电路的作用是将主功率管的开关频率限定在一定范围内。在反激式变换器轻载时，根据电压反馈信号的大小，降低主功率开关管的导通时间，或者通过限频电路降低主功率开关管的开关频率，以降低输出功率。在同一时间内只采用一种方式来降低输出功率，以保证系统的稳定。在通过限频电路降低主功率开关管的开关频率期间，不进行谷底检测。
[0044]参考图3所示，图3示意了轻载启动保护电路。由于轻载启动时，仅靠环路调节下，输出电压会有过冲，则采样电压信号过高，故设置设定采样电压信号的最高阈值电压VHigh，将采样电压信号Vsen与Vmgh通过比较器cmp2进行比较，当大于最高阈值电压的情况下，贝U通过限频电路将主功率的开关频率设定为最低开关频率，直到采样电压信号Vsen小于其最高阈值电压。在该过程中不进行谷底检测。
[0045]参考图4所示，示意了逻辑控制电路。逻辑控制电路采用一个RS触发器，但不限于RS触发器，其他逻辑器件也能实现。原边电流反馈信号通过或门连接于RS触发器R端，谷底检测电路的谷值信号连接于S端，限频电路也连接于S端。RS触发器输出端为Q端，Q端与主功率开关管的控制端连接。
[0046]以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范 围之内。
【权利要求】
1.一种原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，应用于反激式变换器，所述的恒压驱动控制电路根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；其特征在于:所述的恒压驱动控制电路包括原边电流反馈电路、谷底检测电路和输出电压反馈电路， 所述原边电流反馈电路，采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时，则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式； 输出电压反馈电路，对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间； 所述谷底检测电路，检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
2.根据权利要求1所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:当得到的采样电压信号大于基准电压时，则在第一消隐时间后再进行谷底检测；当得到的采样电压信号小于基准电压时，则在第二消隐时间后再进行谷底检测；所述的第一消隐时间大于第二消隐时间，在第一消隐时间和第二消隐时间内不进行谷底检测。
3.根据权利要求1或2所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:在检测到采样电压信号的谷底值时，将所述的谷底值与所述参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间。
4.根据权利要求1或2所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:主功率管工作在电流峰值模式下，将原边电流与所述基准电流进行比较，在原边电流的峰值达到基准电流值时，则驱动主功率管关断。
5.根据权利要求2所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:在反激式变换器轻载时，根据电压反馈信号的大小，降低主功率开关管的开关频率或导通时间，以降低输出功率。
6.根据权利要求5所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:设定采样电压信号的最高阈值电压，反激式变换器轻载启动时，当采样电压信号大于其最高阈值电压的情况下，则通过限频电路将主功率的开关频率设定为最低开关频率，直到采样电压信号小于其最高阈值电压。
7.根据权利要求1或2所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制电路，其特征在于:采用辅助绕组与副边绕组耦合，通过采样电阻对辅助绕组进行电压采样，从而得到采样电压信号。
8.—种原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，应用于反激式变换器，根据表征反激式功率级电路输出电压的采样电压信号，以调节反激式变换器主功率管的导通时间保持恒定的输出电压；其特征在于:还包括以下步骤: 采样原边电流，当原边电流大于一基准电流值时，则使主功率管工作在固定导通时间模式；当原边电流小于所述基准电流值时，则使主功率管工作在电流峰值模式； 对反激式功率级电路输出电压进行采样，得到采样电压信号，将采样电压信号与一参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间； 检测采样电压信号的谷底值，并在谷底值时，控制主功率管导通。
9.根据权利要求8所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，其特征在于:当得到的采样电压信号大于基准电压时，则在第一消隐时间后再进行谷底检测；当得到的采样电压信号小于基准电压时，则在第二消隐时间后再进行谷底检测；所述的第一消隐时间大于第二消隐时间，在第一消隐时间和第二消隐时间内不进行谷底检测。
10.根据权利要求8或9所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，其特征在于:在检测到采样电压信号的谷底值时，将所述的谷底值与所述参考电压进行比较，产生电压反馈信号，根据电压反馈信号来调节主功率管在固定导通时间模式下的导通时间。
11.根据权利要求8所述的原边反馈的PFC恒压驱动控制方法，其特征在于:设定采样电压信号的最高阈值电压，反激式变换器轻载启动时，当采样电压信号大于其最高阈值电压的情况下，则通过限频电路将主功率的开关频率设定为最低开关频率，直到采样电压信号小于其最高阈值电 压。
【文档编号】H02M1/08GK103944374SQ201410170914
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】陈惠强 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司