隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法_3

文档序号:9633412阅读:来源:国知局
路原理图。隔离型开关变换器100A为LLC谐振变换器,其初级电路10A包括晶体管Ml、M2、电感器Ls、Lm以及电容器Cs,整流电路20A包括二极管D1和D2,具体连接如图所示。其中电感器Lm通常为变压器T的励磁电感。零电流检测电路40A包括电阻器R1以及比较器C0M6。电阻器R1与光敏器件串联,以形成连接节点。比较器C0M6具有同相输入端、反相输入端和输出端,其中同相输入端接收阈值电压Vth6,反相输入端耦接至电阻器R1与光敏器件的连接节点,比较器C0M6将连接节点的电压Vbst与阈值电压Vth6进行比较,在输出端产生零电流检测信号ZCD。在图6所示实施例中,光敏器件耦接在电阻器R1与初级参考地之间,但本领域技术人员可以理解,光敏器件也可以在适当情况下与电阻器R1调换位置。
[0031 ] 在图6所示的实施例中,晶体管M3和运算放大器0P将稳定电压Vr (例如2V)提供至电阻器R1,而流过晶体管M3的电流Iset被用于调节初级电路10A的开关频率。与电阻器R1和光敏器件并联的电阻器R5则用于限定该开关频率的最小值。
[0032]初级控制电路30A包括逻辑驱动电路301和频率调制电路302。其中频率调制电路302接收电流Iset并据之产生频率调制信号PFM。一般而言,频率调制信号可以是频率随电流Iset变化而占空比恒定为50%的脉冲信号。逻辑驱动电路301耦接至零电流检测电路40A和频率调制电路302,基于零电流检测信号ZCD和频率调制信号PFM产生控制信号CTRL1和CTRL2,以分别控制晶体管Ml和M2。
[0033]当电压Vbst大于阈值电压Vth6 (例如1.95V)时,过零检测电路40A判定流过光敏器件的电流为零,逻辑驱动电路301将晶体管Ml与M2均关断,以停止向次级提供能量。反之,当电压Vbst小于阈值电压Vth6时,逻辑驱动电路301根据频率调制信号PFM控制晶体管Ml与M2,以实现对输出电压Vout的调节。
[0034]图7为根据本发明实施例的隔离型开关变换器100B的电路原理图。与图6所示电路相比,图7所示的开关变换器100B进一步包括软启电路70和故障处理电路80。软启电路70为开关变换器100B提供软启动功能,包括晶体管Q1、电容器Css和电阻器Rss,其连接如图所示。
[0035]故障处理电路80具有输入端和输出端,其中输入端耦接至零电流检测电路40A的输出端,故障处理电路80根据零电流检测信号ZCD,对流过光敏器件的电流为零的时间进行计时,并在计时时间超过预设时间阈值时判断开关变换器处于故障状态,在输出端产生故障处理信号FLTP。在一些实施例中,若故障处理电路80检测到故障状态,则将晶体管Q1导通,以重置软启电路70。而在间歇工作模式下,晶体管Q1保持关断。
[0036]为了防止误操作,在软启动结束前,初级控制电路30A和故障处理电路80通常不会对零电流检测信号ZCD进行处理。这样的设置使得开关变换器在刚开机时客观存在的零电流情况不会导致初级电路停止工作,从而确保开关变换器的正常启动。为了达到以上目的,在图7所示的实施例中,软启电路70还包括比较器C0M7。该比较器C0M7将电容器Css两端的电压Vss与阈值电压Vth7进行比较,产生指示软启动是否结束的软启完毕信号SS_rdy,并将其提供至初级控制电路30A和故障处理电路80。
[0037]图8为图7所示开关变换器100B的工作波形图,其中次级控制电路50采用图5所示结构。从图8可以看到,在t0时刻前,开关变换器处于正常工作状态,电流反馈信号Ifb大于阈值电压Vth3,比较信号Burst_en为低电平。开关控制信号EA_dis保持低电平,使晶体管S1持续导通,将误差放大信号EA_out提供至发光器件的第二端。此时,发光器件和光敏器件中均流过电流,电压Vbst小于阈值电压Vth6,零电流检测信号ZCD维持高电平。晶体管Ml与M2持续工作,初级控制电路根据电流Iset控制晶体管Ml和M2的开关频率,以实现对输出电压Vout的调节。
[0038]在t0时刻,负载开始减小,导致电压反馈信号Vfb增大,电流反馈信号Ifb和误差放大信号EA_out减小。当电流反馈信号Ifb在tl时刻减小至阈值电压Vth3,比较信号Burst_en由低电平变为高电平。
[0039]在t2时刻,误差放大信号EA_out减小至阈值电压Vthl,触发器FF1被置位。开关控制信号EA_dis由低电平变为高电平,将晶体管S1关断。此时,流过发光器件和光敏器件的电流均为零,导致电压Vbst大于阈值电压Vth6。零电流检测信号ZCD由高电平变为低电平,使晶体管Ml和M2停止工作。由于提供至次级侧的能量被中断,电压反馈信号Vfb开始逐渐减小。
[0040]在t3时刻,电压反馈信号Vfb减小至阈值电压Vth2,触发器FF1被复位。开关控制信号EA_dis由高电平变为低电平,将晶体管S1导通。误差放大信号EA_out被再次提供至发光器件的第二端,零电流检测信号ZCD也由低电平变为高电平。晶体管Ml和M2恢复工作,使得电压反馈信号Vfb开始增大,直至误差放大信号EA_out在时刻t4再次减小至阈值电压Vthl。此后,开关变换器重复t2?t4的动作,直至负载在时刻t6恢复至正常值,使比较信号Burst_en由高电平变为低电平。
[0041 ] 在整个说明书中,对“ 一个实施例”、“实施例”、“ 一个示例”或“示例”的提及意味着:结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此,在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外,可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外,本领域普通技术人员应当理解,在此提供的附图都是为了说明的目的,并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解,当称“元件” “连接到”或“耦接”到另一元件时,它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时,不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
[0042]虽然已参照几个典型实施例描述了本发明,但应当理解,所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质,所以应当理解,上述实施例不限于任何前述的细节,而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释,因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一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_-上山一栖; 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。2.如权利要求1所述的控制方法,还包括: 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,否则根据流过光敏器件的电流调节初级电路中晶体管的开关频率或占空比。3.如权利要求1所述的控制方法,还包括: 采样开关变换器的输出电流,并产生电流反馈信号;以及 将电流反馈信号与第三阈值电压进行比较,并在电流反馈信号小于第三阈值电压时方可根据误差放大信号与第一阈值电压的比较结果将误差放大信号从发光器件的第二端断开。4.如权利要求1所述的控制方法,还包括: 将电压反馈
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