隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子电路，尤其涉及隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法。
【背景技术】
[0002]在传统的隔离型开关变换器中，如图1所示，常采用光电耦合器0P_C0和三端稳压器TL431将输出状态反馈至初级侧，以实现对输出电压Vout的调节。光电耦合器0P_C0中发光器件的一端通过电阻器R2耦接至输出电压Vout，另一端通过三端稳压器TL431耦接至次级参考地。光电耦合器0P_C0中光敏器件的一端通过电阻器R1耦接至电压Vr (例如2V)，另一端耦接至初级参考地。当进入轻载状态时，输出电压Vout增大，流过发光器件和光敏器件的电流Ip_sec、Ip_pri均增大，光敏器件与电阻器R1连接节点的电压Vbst减小。若检测到电压Vbst小于阈值Vth(例如1.25V)，开关变换器可以进入间歇工作模式，以降低开关损耗。
[0003]然而，对于图1所示的开关变换器而言，其负载越轻，则电流Ip_SeC和Ip_pri越大，功率损耗也越大，这无疑会对轻载效率、尤其是空载效率造成不利影响。
【发明内容】
[0004]根据本发明实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该控制方法包括:采样开关变换器的输出电压，并产生电压反馈信号；根据参考信号与电压反馈信号之间的差值产生误差放大信号，并提供至发光器件的第二端；将误差放大信号与第一阈值电压进行比较；若误差放大信号小于第一阈值电压，将误差放大信号从发光器件的第二端断开，使流过发光器件的电流为零；将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较；以及若电压反馈信号小于第二阈值电压，将误差放大信号重新提供至发光器件的第二端。
[0005]根据本发明实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级电路、耦接至次级绕组的整流电路以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，该控制方法包括:检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。
[0006]根据本发明实施例的一种用于隔离型开关变换器的控制方法，其中该隔离型开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，该控制方法包括:基于开关变换器的输出电压检测开关变换器是否处于轻载状态；若开关变换器处于轻载状态，使流过发光器件的电流为零；检测流过光敏器件的电流是否为零；以及若流过光敏器件的电流为零，则使初级电路停止工作。
[0007]根据本发明实施例的一种用于隔离型开关变换器的次级控制电路，其中该隔离型开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级电路、耦接至次级绕组的整流电路、以及光电耦合器，光电耦合器具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，发光器件的第一端耦接至开关变换器的输出电压，该次级控制电路包括:误差放大器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收参考信号，第二输入端接收代表开关变换器输出电压的电压反馈信号，误差放大器根据参考信号与电压反馈信号之间的差值，在输出端产生误差放大信号；晶体管，具有第一端、第二端与控制端，其中第一端耦接至发光器件的第二端，第二端耦接至误差放大器的输出端；第一比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第一阈值电压，第二输入端耦接至误差放大器的输出端以接收误差放大信号，第一比较器将误差放大信号与第一阈值电压进行比较，在输出端产生第一比较信号；第二比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收第二阈值电压，第二输入端接收电压反馈信号，第二比较器将电压反馈信号与第二阈值电压进行比较，在输出端产生第二比较信号；以及逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端親接至第一比较器的输出端，第二输入端親接至第二比较器的输出端，输出端耦接至晶体管的控制端，逻辑电路基于第一比较信号和第二比较信号，在输出端产生开关控制信号。
[0008]根据本发明实施例的一种隔离型开关变换器，包括:变压器，具有初级绕组和次级绕组；初级电路，耦接至初级绕组；整流电路，耦接至次级绕组，提供输出电压；光电耦合器，具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，其中发光器件的第一端耦接至输出电压；电压反馈电路，耦接至整流电路，产生代表输出电压的电压反馈信号；次级控制电路，耦接至发光器件的第二端和电压反馈电路，基于电压反馈信号检测开关变换器是否处于轻载状态，并在检测到开关变换器处于轻载状态时使流过发光器件的电流为零；零电流检测电路，耦接至光敏器件，检测流过光敏器件的电流是否为零，产生零电流检测信号；以及初级控制电路，耦接至零电流检测电路，基于零电流检测信号产生控制信号以控制初级电路，其中若流过光敏器件的电流为零，则初级电路停止工作。
【附图说明】
[0009]图1为现有的采用三端稳压器TL431的隔离型开关变换器的原理性框图；
[0010]图2为根据本发明实施例的隔离型开关变换器100的原理性框图；
[0011 ] 图3?5分别为根据本发明实施例的次级控制电路50A?50C的电路原理图；
[0012]图6和图7分别为根据本发明实施例的隔离型开关变换器100A、100B的电路原理图；
[0013]图8为图7所示开关变换器100B的工作波形图。
【具体实施方式】
[0014]下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是:不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
[0015]图2为根据本发明实施例的隔离型开关变换器100的原理性框图。该隔离型开关变换器100包括变压器T、光电耦合器0P_C0、输出电容器Cout、初级电路10、整流电路20、初级控制电路30、零电流检测电路40、次级控制电路50以及电压反馈电路60。变压器T具有初级绕组和次级绕组。初级电路10具有输入端和输出端，其中输入端接收输入电压Vin，输出端耦接至变压器T的初级绕组。整流电路20具有输入端和输出端，其中输入端耦接至次级绕组，输出端为负载提供输出电压Vout。隔离型开关变换器100可以采用诸如正激变换器、反激变换器或LLC谐振变换器等拓扑结构，其中的整流电路20可以为全波、半波或全桥整流电路。
[0016]光电耦合器0P_C0具有位于初级侧的光敏器件和位于次级侧的发光器件，其中发光器件的第一端耦接至输出电压Vout (例如通过电阻器R2)。电压反馈电路60耦接至整流电路20的输出端，产生代表输出电压Vout的电压反馈信号Vfb。常见的电压反馈电路60如图2所示，包括由电阻器R3和R4组成的电阻分压器。次级控制电路50耦接至发光器件的第二端和电压反馈电路60，基于电压反馈信号Vfb控制流过发光器件的电流Ip_SeC。若次级控制电路50检测到电压变换器100进入轻载状态，它将使流过发光器件的电流Ip_sec为零(等于零或基本等于零)，以期通过对应的流过光敏器件的电流Ip_pri将轻载信息传递至初级侧，使电压变换器100进入间歇工作模式。
[0017]零电流检测电路40耦接至光敏器件，检测流过光敏器件的电流Ip_pri是否为零，产生零电流检测信号ZCD。初级控制电路30耦接至零电流检测电路40的输出端，基于零电流