驱动电压自适应电路及控制方法与流程

本发明涉及直流-直流转换器领域，特别是涉及一种驱动电压自适应电路及控制方法。

背景技术：

在直流-直流转换器中，电流传感器电路用于感测功率变换器的电流，并产生与该感测电流成比例的驱动电压(vbias)。该vbias作为工作电压供给到驱动器，用于驱动开关和栅极。

vbias的幅度根据感测电流变化，一般利用线性稳压器来调节vbias。在低电流时，使用低vbias驱动开关和栅极；当电流增加时，vbias的幅度也相应增加。然而，当vbias输入输出落差越大，线性稳压器的积为损耗越大，从而导致整体的效率降低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对调节vbias时，直流-直流转换器中轻载效率低的问题，提供一种驱动电压自适应电路及控制方法。

一种驱动电压自适应电路，用于提高直流-直流转换器中轻载效率，包括辅助电源变压，且辅助电源设置有抽头，抽头将辅助电源的绕组划分为第一绕组和第二绕组；第二绕组并联短路控制单元，短路控制单元检测输出电流，并在输出电流低于电流阈值时，使所述第二绕组短路，在输出电流高于电流阈值时，使所述第一绕组与第二绕组保持串联。

在其中一个实施例中，短路控制单元包括电流开关、第一续流二极管和第二续流二极管；电流开关与所述第二续流二极管串联；第一续流二极管连接所述抽头，并与第二续流二极管并联。

在其中一个实施例中，电流开关连接开关控制单元，开关控制单元包括电流检测电路和开关控制电路，且电流检测电路连接开关控制电路；电流检测电路检测输出电流的大小，并输入至开关控制单元；开关控制电路根据输出电流的大小控制所述电流开关的闭合或打开。

在其中一个实施例中，输出电流高于电流阈值时，电流开关闭合，第一续流二极管不导通、第二续流二极管导通，第一绕组与第二绕组串联并连接第二续流二极管；输出电流低于电流阈值时，电流开关打开，第一续流二极管导通、第二续流二极管不导通，第二绕组被短路，且第一绕组连接第一续流二极管。

在其中一个实施例中，抽头位于绕组两端点除外的任意位置。

在其中一个实施例中，第一绕组两端并联滤波电容。

在其中一个实施例中，辅助电源还包括电源、主开关、一次绕组和二次绕组；电源用于提供输入电压；输入电压通过主开关输入至一次绕组，经一次绕组和二次绕组，将输入电压升高或者降低后输出驱动电压。

在其中一个实施例中，辅助电源连接主电源，并将所述输出驱动电压提供给主电源。

一种驱动电压自适应控制方法，包括：

检测输出电流大小；

判断输出电流是否大于电流阈值，若是，则控制电流开关闭合，否则控制电流开关打开；

跟据电流开关的闭合或打开，选择相应的辅助电源绕组段；

根据辅助电源绕组段，输出相应的驱动电压。

在其中一个实施例中，根据电流开关的闭合或打开，选择相应的辅助电源绕组段的步骤包括：

当电流开关闭合时，辅助电源接入长绕组段；

当电流开关打开时，辅助电源接入短绕组段。

上述驱动电压自适应电路，通过在辅助电源电路中加抽头以供应不同的驱动电压，然后控制开关选择相应的驱动电压驱动主电源中的开关和栅极。此电路减省掉线性稳压器所带来的损耗，提高了电源在轻载时的效率；其次电路控制简单，使用的外部元件少，节省成本。

附图说明

图1为一实施例的驱动电压自适应电路的工作模块图；

图2为一实施例的驱动电压自适应电路原理图；

图3为一实施例的电流检测电路图；

图4为一实施例的开关控制电路图；

图5为一实施例的驱动电压自适应控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的内容公开更加透彻全面。

图1为一实施例的驱动电压自适应电路的工作模块图。该驱动电压自适应电路100包括辅助电源110和短路控制单元120。辅助电源110设置有抽头p，抽头p将辅助电源110的绕组划分为第一绕组l1和第二绕组l2。其中，第二绕组l2并联短路控制单元120，短路控制单元120检测输出电流(图中未示出短路控制单元与输出电流的连接)，并在输出电流低于电流阈值时，所述第二绕组l2短路，在输出电流高于电流阈值时，使所述第一绕组l1与第二绕组l2保持串联。

图1中，抽头p可以位于变压器次级绕组中除两端外的任意一点，根据抽头p所处的不同位置，可以将变压器次级绕组划分为长度不同或者相同的两组绕组，第一绕组l1和第二绕组l2。其中，第二绕组l2并联一个短路控制单元120，短路控制单元120根据预先设置的电流阈值i1来控制第二绕组l2短路或者使第二绕组l2与第一绕组l1保持串联。具体地，短路控制单元120检测负载中的输出电流大小，若输出电流低于电流阈值i1，则判定负载运行在轻载状态，此时短路控制单元120控制第二绕组l2短路，驱动电压自适应电路100提供一个较低的驱动电压vbias至主电源；若输出电流高于电流阈值i1，则判定负载运行在重载状态，此时短路控制单元控制第二绕组l2与第一绕组l1串联，驱动电压自适应电路100提供一个较高的驱动电压vbias至主电源。

可以看到，输出电流的变化反馈至短路控制单元，短路控制单元根据输出电流的变化情况控制辅助电源的绕组长度，进而控制输出驱动电压vbias的大小。具体地是，输出电流变大，选择长绕组，输出驱动电压vbias的幅度增加；输出电流变小，选择短绕组，输出驱动电压vbias的幅度减小。

如图2所示，为一实施例的驱动电压自适应电路原理图。在本实施例中，仅以抽头位于变压器次级绕组的中心为例进行说明。为方便描述，将本实施例中的抽头取名为中心抽头p0。图2所示电路包括本实施例的驱动电压自适应电路100，驱动电压自适应电路100包括辅助电源110和短路控制单元120。

辅助电源110包括初级绕组n1、次级绕组n2及磁芯t。其中，次级绕组n2设置有中心抽头p0，中心抽头p0将次级绕组n2划分为两组长度相同的线圈绕组：第一绕组l3和第二绕组l4。

短路控制单元120包括第一续流二极管d1、第二续流二极管d2及电流开关q1。

此外，驱动电压自适应电路100的输出端还并联一个滤波电容c。

具体地，中心抽头p0连接第一续流二极管d1，第二绕组l4的一端连接中心抽头p0，另一端连接电流开关q1和第二续流二极管d2。其中，电流开关q1和第二续流二极管d2串联；第一续流二极管d1与第二续流二极管并联d2。进一步地，电流开关q1连接开关控制电路，开关控制电路能够根据输出电流的大小控制电流开关q1的闭合或打开。

具体地，当开关控制电路检测到输出电流高于电流阈值时，电流开关q1闭合，第一续流二极管d1不导通、第二续流二极管d2导通，第一绕组l3与第二绕组l4串联并且连接第二续流二极管d2，驱动电压自适应电路100输出一个较高驱动电压vbias。

当开关控制电路检测到输出电流低于电流阈值时，电流开关q1打开，第一续流二极管d1导通、第二续流二极管d2不导通，第二绕组l4被短路，第一绕组l3连接第一续流二极管d1，驱动电压自适应电路100输出一个较低驱动电压vbias。

进一步地，如图3所示，用于检测输出电流的电流检测电路包括电流检测电感l5、限流电阻r5和r6、运算放大器o。其中，电流检测电感l5用于检测输出电流的大小，输出电流经运算放大器o放大后输入至开关控制电路。

进一步地，如图4所示，开关控制电路包括三极管q2、电流开关q1、及限流电阻r1、r2、r3和r4。当输出电流大于电流阈值时，三极管q2导通，电流开关q1闭合；当输出电流小于电流阈值时，三极管q2断开，电流开关q1打开。

基于相同的发明构思，提供一种驱动电压自适应控制方法。

图5为一实施例的驱动电压自适应控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤s100：检测输出电流大小。在电流检测电路中，将输出电流流过检测电阻l5，并通过运算放大器o将电流信号放大输出。

步骤s200：判断输出电流是否大于电流阈值，若是，则控制电流开关闭合，否则控制电流开关打开。在开关控制电路中设置有三极管q2和电流开关q1，当输出电流大于电流阈值时，三极管q2导通，电流开关q1的闸极被拉低，从而电流开关q1闭合；当输出电流小于电流阈值时，三极管q2不导通，电流开关q1打开。

步骤s300：跟据电流开关的闭合或打开，选择相应的辅助电源绕组段。

步骤s400：根据辅助电源绕组段，输出相应的驱动电压。长绕组段对应的输出驱动电压为高电压，短绕组段对应的输出驱动电压为低电压。高电压指电压值高于主电源正常工作时所需的驱动电压值，低电压指电压值低于主电源正常工作时所需的驱动电压值。

在其中一个实施例中，步骤s300包括：当电流开关闭合时，辅助电源接入长绕组段；当电流开关打开时，辅助电源接入短绕组段。辅助电源具有长绕组段和短绕组段，长绕组段为次级绕组固有的长度，即第一绕组l1长度加上第二绕组l2长度；短绕组段即为第一绕组段l1。另外，长绕组段连接第二续流二极管d2，短绕组段连接第一续流二极管d1。当电流开关q1闭合时，第二续流二极管d2导通，第一续流二极管d1不导通，辅助电源接入长绕组段；当电流开关q1打开时，第二续流二极管d2不导通，第一续流二极管d1导通，辅助电源接入短绕组段。

上述驱动电压自适应电路，通过在辅助电源绕组中加抽头以供应不同的驱动电压，然后控制开关选择相应的驱动电压驱动主电源中的开关和栅极。此电路减省掉线性稳压器所带来的损耗，提高了电源在轻载时的效率；其次电路控制简单，使用的外部元件少，节省成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。