一种隔离式电压变换电路、控制电路及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隔离式电压变换电路，具体涉及原边控制的隔离式电压变换电路、控 制电路以及控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展和环保要求的提高，效率和稳定性成为电压变换电路至关重 要的设计因素。
[0003] 隔离式电压变换电路可用于对安全性要求高的适配器和充电器，它包括原边电路 和副边电路，通过变压器隔离。在传统的次级端调节的隔离型变换电路中，为了实现恒压和 /或恒流控制，常需要采样副边的电压和/或电流信号，并根据副边的电压和/或电流信号 进行反馈调节，控制原边开关管的导通和关断，进而调节副边的电压和/或电流。传统的次 级端调节的隔离式电压变换电路可以提供精确的电压、电流控制，但是其组件数目较多，采 样电阻增加功耗，同时由于变压器的隔离作用，通常在采样副边电流和/或电压信号时，常 需要昂贵的光耦器件将副边电流和/或电压信号进行采样并输出至原边控制电路。因此传 统的次级端调节的隔离式电压变换电路成本高昂，结构复杂。
[0004] 如今，为了减小组件数目，避免使用光耦器件，降低电路的成本和复杂性，进而提 高效率，通常通过原边采样来获取隔离式电压变换电路输出电压和/或输出电流的大小。
[0005] 具体地，通过采样原边峰值电流来计算副边输出电流的大小，以及通过变压器的 第三绕组感测输出电压的大小，并将获得的输出电流信号和输出电压信号送至控制电路 进行反馈控制。
[0006] 图1所示为一个原边控制的隔离式电压变换电路50。如图所示，交流电压信号VA。 通过一个整流桥和隔直电容后转换为一个直流电压信号V DC。
[0007] 直流电压信号VDC经过一个反激变换电路进而转换为一个输出电压信号V QUT。反 激变换电路包括一个变压器T和一个可控开关管4。变压器T包括原边绕组1，副边绕组2 以及第三绕组3。当可控开关4导通时，原边绕组1流过电流I P，并存储能量；当可控开关 4关断时，副边绕组2将原边绕组存储的能量通过一个二极管传递给负载，此时该二极管流 过电流I s，此时第三绕组3上的电压VT与输出电压V _成正比。当流过与副边绕组2相连 的二极管的电流Is减小为零后，第三绕组3上的电压VT为零。
[0008] 隔离式电压变换电路50进一步包括一个反馈电路5,反馈电路5耦接变压器T的 的第三绕组3,当输出电压信号VQUT升高，第三绕组上的感应电压VT也升高。感应电压V Tg 过分压电阻分压，得到一个输出电压反馈信号VFB。
[0009] 隔离式电压变换电路50进一步包括一个控制模块6,接收输出电压反馈信号VFB， 并根据接收输出电压反馈信号V FB输出一个控制信号C s至可控开关4的栅极，控制可控开 关4的导通和关断，进而调节输出电压VOTT，使输出电压V OTT恒定在一个期望值。
[0010] 图2示出了根据隔离式电压变换电路50-个实施例的工作波形图60。在图2示 出的实施例中，隔离式电压变换电路50的负载将经历额定负载、轻载和重载三个工作阶 段。其中，当隔离式电压变换电路50的负载为额定负载和重载等正常带载阶段时，其工作 在第一工作模式。当隔离式电压变换电路50的负载为轻载阶段时，其工作在第二工作模 式，其中，轻载阶段也包括空载。在图2所示的示例中，隔离式电压变换电路50的第一工 作模式为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation, PWM)模式，第二工作模式为跳周期模 式，即某些周期内控制可控开关4停止导通和关断切换。在其他一些示例中，隔离式电压变 换电路50的第一工作模式为PWM模式，第二工作模式为脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation, PFM)模式，即可控开关4导通和关断频率变低。在其他一些示例中，隔离式电 压变换电路50的第一工作模式可以为PFM模式，第二工作模式可以为跳周期模式。
[0011] 如图所示，隔离式电压变换电路50的开关周期为T，在额定负载的工作阶段，其工 作在第一工作模式，占空比D的值为dl。在t0时刻，可控开关4导通，原边电流I P上升，第 三绕组3的感应电压VT等于
【主权项】
1. 一种隔离式电压变换电路，包括： 储能元件，用于储存能量，具有原边绕组，副边绕组和第S绕组，其中所述第S绕组用 于感应所述电压变换电路的一输出电压，并产生一输出电压感应信号； 可控开关，电禪接至所述储能元件，通过所述可控开关的导通和关断切换在所述储能 元件中存储和释放能量，进而将一输入电压转换为所述输出电压； 反馈电路，包括电压反馈电路具有输入端和输出端，所述电压反馈电路的输入端接收 所述输出电压感应信号，并在所述电压反馈电路的输出端提供一个输出电压反馈信号表征 所述输出电压； 控制模块，接收所述输出电压反馈信号，并根据所述输出电压反馈信号产生第一控制 信号，W及根据所述输出电压反馈信号判定所述电压变换电路是轻载或正常带载，其中，当 所述输出电压反馈信号小于期望值时，所述第一控制信号有效； 电压纹波控制电路，当所述电压变换电路轻载时，所述电压纹波控制电路检测输出电 压的纹波，并将电压纹波信号和第一阔值信号比较，产生一个第二控制信号；其中，当所述 纹波信号大于所述第一阔值信号时，所述第二控制信号有效；W及 逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收所述第一控制 信号，所述第二输入端接收所述第二控制信号，所述逻辑电路对所述第一控制信号和所述 第二控制信号进行逻辑运算，并在输出端提供一个第=控制信号用于控制所述可控开关的 导通和关断切换；其中，当所述第一控制信号和所述第二控制信号任意一个信号有效时，所 述第=控制信号导通所述可控开关。
2. 如权利要求1所述隔离式电压变换电路，其中，所述电压变换电路至少包括第一工 作模式和第二工作模式，其中，所述电压变换电路正常带载时工作在第一工作模式，所述电 压变换电路轻载时工作在第二工作模式；其中，当所述纹波信号大于所述第一阔值信号时， 所述电压变换电路跳出第二工作模式进入第一工作模式。
3. 如权利要求2所述隔离式电压变换电路，其中，在所述第二工作模式下，所述可控开 关停止导通和关断切换。
4. 如权利要求2所述隔离式电压变换电路，其中，在所述第二工作模式下，所述可控开 关导通和关断切换频率变低。
5. 如权利要求1所述隔离式电压变换电路，其中，所述控制模块包括： 电压控制电路，具有第一输入端和输出端，其中，所述电压控制电路的第一输入端禪接 至所述电压反馈电路的输出端，接收所述输出电压反馈信号，并在输出端提供所述第一控 制信号；化及 轻载状态检测电路，具有输入端和输出端，其中，所述输入端禪接至所述电压反馈电 路，接收所述输出电压反馈信号，根据输出电压反馈信号判定所述电压变换电路是否轻载， 并在输出端提供一个轻载状态检测信号；其中，当所述电压变换电路轻载，所述轻载状态检 测信号有效。
6. 如权利要求2所述隔离式电压变换电路，其中，所述控制模块包括； 电压控制电路，具有输入端和输出端，其中，所述输入端禪接至所述电压反馈电路，接 收所述输出电压反馈信号，并根据所述输出电压反馈信号在输出端提供第四控制信号； 轻载状态检测电路，具有输入端和输出端，其中，所述输入端禪接至所述电压反馈电 路，接收所述输出电压反馈信号，并根据输出电压反馈信号判定所述电压变换电路是否轻 载，并在输出端提供一个轻载状态检测信号；其中，当所述电压变换电路轻载，所述轻载状 态检测信号有效；W及 模式控制电路，具有第一输入端，第二输入端和输出端，所述第一输入端禪接电压控制 电路的输出端接收所述第四控制信号，所述第二输入端禪接轻载状态检测电路的输出端接 收所述轻载状态检测信号，所述模式控制电路根据所述第四控制信号和所述轻载状态检测 信号设定所述电压变换电路工作于第一工作模式或第二工作模式，并在输出端提供所述第 一控制信号。
7. 如权利要求5或6所述隔离式电压变换电路，其中，所述反馈电路进一步包括电流反 馈电路，所述电流反馈电路具有输入端和输出端，其中，所述电流反馈电路的输入端接收一 电流采样信号，并在所述电流反馈电路的输出端提供一个电流反馈信号表征所述电流采样 信号； 其中，所述电压控制电路进一步包括第二输入端，所述电压控制电路的第二输入端禪 接至所述电流反馈电路的输出端，接收