一种临界导通模式控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种临界导通模式控制电路，其特点是，包括一过零检测电路、一控制开关和一PWM控制器；所述过零检测电路的输入端连接反激变换器功率开关管的漏极电压采样端，所述过零检测电路的输出端连接控制开关的输入端，所述过零检测电路包括分压电路、限幅电路和三极管放大电路；所述控制开关的输出端连接PWM控制器的振荡器端口；所述PWM控制器的输出端连接反激变换器功率开关管的栅极，输出PWM驱动信号控制功率开关管的导通和关断。本发明通过分立器件实现电感电流过零点的检测，无需采用辅助绕组，具有电路设计简单、成本低等优点。
【专利说明】一种临界导通模式控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种用于反激变换器的临界导通模式控制电路。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的发展，开关电源普遍应用于计算机、通讯、电子设备等领域。开关电源与线性电源相比，具有功率转换效率高、稳压范围宽、体积小等优点。在开关电源的几种拓扑结构中，反激拓扑结构具有电路简单、设计成本低等优点，在中小功率的开关电源中得到广泛的应用。但反激变换器同时有着效率低、输出纹波干扰大等缺点，限制了其进一步的应用。
[0003]由于反激变换器的输入电压范围宽，通常在低输入电压和满载时工作于电流连续导通模式(CCM)，高输入电压和轻载时工作于电流断续导通模式(DCM)。当变换器工作于DCM模式，在开关管导通之前电感电流已经下降为零，出现了一段死区时间，导致开关管漏极电压波形发生振荡，增大了输出的EMI干扰。由于CCM和DCM工作模式对应的小信号传递函数完全不同，当电源在宽输入电压和负载范围内跨越两种工作模式时，电源闭环系统的补偿设计非常困难，很难同时解决两种工作模式固有的稳定性问题。
[0004]为了避免开关电源跨越两种工作模式，可以将反激变换器设计在临界导通模式，即在开关管关断期间，一旦检测到电感电流降为零，则立即开通开关管。临界导通模式在每个开关周期的关断时间内没有死区时间，开关管实现了零电流导通，相比恒频工作模式具有更小的峰值电流，降低了系统的功耗，同时降低了开关电源的输出EMI干扰。
[0005]临界导通模式的关键是检测电感电流的过零点，当变压器能量释放完毕后，立即开通开关管进入下一个周期。为了控制反激变换器工作在临界导通模式，一般采用专用的临界模式PWM控制器，如mc33364等。这类芯片集成了零电流检测模块，直接检测电感电流的过零点，判断变压器的存储能量是否释放完毕。但电感电流过零点的检测是通过检测变压器辅助绕组的电压实现的，需要增加辅助绕组的绕制，增大了变压器的设计难度。本专利技术就是基于这样的背景展开研究的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种临界导通模式控制电路。
[0007]为了实现上述目的，本发明实施例提供了 一种临界导通模式控制电路，包括一过零检测电路、一控制开关和一 PWM控制器，其中:
[0008]所述过零检测电路的输入端连接反激变换器功率开关管的漏极电压采样端，所述过零检测电路的输出端连接控制开关的输入端。
[0009]所述控制开关的输出端连接PWM控制器的振荡器端口。
[0010]所述PWM控制器的输出端连接反激变换器功率开关管的栅极，输出PWM驱动信号控制开关管的导通和关断；所述PWM控制器的供电端连接IOV电源。[0011]进一步，所述过零检测电路包括分压电路、限幅电路和三极管放大电路，通过检测开关管漏极电压波形判断电感电流的过零点。
[0012]进一步，所述控制开关电路包括电阻R6、R7，三极管Q3和电容C5 ;所述三极管Q3的基极连接R6和C5的一端，所述三极管的集电极连接PWM控制器的振荡器端口 ；所述三极管的发射级接地。
[0013]进一步，所述分压电路包括电阻Rl和R2，构成电阻分压器；所述限幅电路包括二极管D2和D3 ;所述三极管放大电路包括电阻R3、R4、R5，电容C3和三极管Q2，由检测到的
过零信号驱动三极管导通。
[0014]进一步，所述三极管Q3采用NPN型三极管。
[0015]进一步，所述三极管Q2采用PNP型三极管。
[0016]进一步，所述PWM控制器采用固定频率电源管理芯片。
[0017]进一步，所述PWM控制器采用UC3843实现。
[0018]本发明实施例提供了一种临界导通模式控制电路，过零检测电路检测反激变换器电感电流的过零点，在过零状态驱动开关管导通进入下一个周期；PWM控制器在过零检测电路和控制开关的作用下输出变频的驱动信号。和现有技术相比，本发明通过分立器件实现电感电流过零点的检测，无需采用辅助绕组，具有电路设计简单、成本低等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0020]图1为本发明临界导通模式控制电路的框图。
[0021]图2为本发明临界导通模式控制电路的原理图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，对本发明所述的方法做进一步的详细说明。
[0023]图1为本发明实施例提供的临界导通模式控制电路的框图，如图所示，包括一过零检测电路、一控制开关和一 PWM控制器，其中:
[0024]所述过零检测电路的输入端连接反激变换器功率开关管的漏极电压采样端，所述过零检测电路的输出端连接控制开关的输入端。
[0025]所述控制开关的输出端连接PWM控制器的振荡器端口。
[0026]所述PWM控制器的输出端连接反激变换器功率开关管的栅极，输出PWM驱动信号控制开关管的导通和关断；所述PWM控制器的供电端连接IOV电源。
[0027]进一步，所述过零检测电路包括分压电路、限幅电路和三极管放大电路，通过检测开关管漏极电压波形判断电感电流的过零点。
[0028]进一步，所述控制开关电路包括电阻R6、R7，三极管Q3和电容C5 ;所述三极管Q3的基极连接R6和C5的一端，所述三极管的集电极连接PWM控制器的振荡器端口 ；所述三极管的发射级接地。
[0029]进一步，所述分压电路包括电阻Rl和R2，构成电阻分压器；所述限幅电路包括二极管D2和D3 ;所述三极管放大电路包括电阻R3、R4、R5，电容C3和三极管Q2，由检测到的过零信号驱动三极管导通。
[0030]进一步，所述三极管Q3采用NPN型三极管。
[0031 ] 进一步，所述三极管Q2采用PNP型三极管。
[0032]进一步，所述PWM控制器采用固定频率电源管理芯片。
[0033]进一步，所述PWM控制器采用UC3843实现。
[0034]图2为本发明实施例提供的临界导通模式控制电路的原理图。本发明实施例中的反激变换器的功率开关管Ql由PWM控制器UC3843驱动。当开关管Ql导通时，次级整流管Dl关断，输入电压向变压器初级电感充电，输入能量储存在变压器中，负载能量由电容C2提供；当开关管Ql关断时，次级整流管Dl导通，变压器储存的能量传输给负载，同时对电容C2充电。反激变换器工作于临界导通模式的关键是监测电感电流的过零点，一旦变压器能量释放完毕，就立即开通开关管Ql，开始下一个开关周期。本发明实施例电路通过检测开关管Ql的漏极电压波形，来判断电感电流的过零状态。
[0035]反激变换器功率开关管Ql的漏极电压波形首先经分压电路处理，电阻Rl和R2构成电阻分压电路。二极管D2和D3构成限幅电路，对采样的电压信号进行限幅。限幅后的信号驱动三极管放大电路导通，三极管放大电路由电阻R3、R4、R5，电容C3和三极管Q2组成。三极管Q2采用PNP型三极管，其发射极连接IOV电源，集电极连接控制开关电路。控制开关电路由电阻R6、R7，三极管Q3和电容C5组成。三极管Q2的集电极输出信号经电阻R6和R7分压后，驱动三极管Q3导通。三极管Q3的集电极连接PWM控制器UC3843的振荡器端口，当Q3导通时，振荡器端口的电平被拉低，从而调整时钟信号的频率，控制反激变换器工作于变频模式。
[0036]以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种临界导通模式控制电路，其特征在于:包括一过零检测电路、一控制开关和一PWM控制器；所述过零检测电路的输入端连接反激变换器功率开关管的漏极电压采样端，所述过零检测电路的输出端连接控制开关的输入端；所述控制开关的输出端连接PWM控制器的振荡器端口 ；所述PWM控制器的输出端连接反激变换器功率开关管的栅极，输出PWM驱动信号控制开关管的导通和关断，所述PWM控制器的供电端连接IOV电源。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述过零检测电路包括分压电路、限幅电路和三极管放大电路，通过检测开关管漏极电压波形判断电感电流的过零点。
3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于:所述控制开关电路包括电阻R6、R7，三极管Q3和电容C5 ;所述三极管Q3的基极连接R6和C5的一端，所述三极管的集电极连接PWM控制器的振荡器端口，所述三极管的发射级接地。
4.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于:所述分压电路包括电阻Rl和R2，构成电阻分压器；所述限幅电路包括二极管D2和D3 ;所述三极管放大电路包括电阻R3、R4、R5，电容C3和三极管Q2，由检测到的过零信号驱动三极管导通。
5.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于:所述三极管Q3采用NPN型三极管。
6.根据权利要求4所述的变换器，其特征在于:所述三极管Q2采用PNP型三极管。
7.根据权利要求1至3任一权利要求所述的变换器，其特征在于:所述PWM控制器采用固定频率电源管理芯片。
8.根据权利要求 7所述的变换器，其特征在于，所述PWM控制器采用UC3843实现。
【文档编号】H02M3/335GK104022651SQ201410213419
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】王斌, 曾家黔 申请人:重庆大学