专利名称：一种变压器激磁周期的控制方法及其控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器激磁周期的控制方法及其控制电路，尤 其是涉及用于调整线圏上激磁电流的激磁与放磁周期，使得激磁电 流最大值无法到达线圏的激》兹饱和值，以防止线圏饱和的方法及其 实施电路。
背景技术：
变压器与电源供应器等电力转换装置是现今社会不可或缺的 产品，用途广泛且种类繁多，而其电力转换的原理其实就是变压与 整流，这些虽然已经是比较成熟的技术，但利用半导体元件控制的 电力转换装置仍具有进一 步改进的空间。
电源供应器中也具有变压器是将市内用交流电转换为电压稳 定的直流电，该变压器利用两线圏电磁感应转换电能，线圏在电路 理论上相当于电感，电流经过变压器的线圏时将产生感应电流，而 由楞次定4聿知道感应电流流经线圏时将产生外加》兹场，而线圏上也 会产生反向的感应》兹场以抵抗该外加石兹场，因而线圏上的电流变化 也产生反向的感应电流，故从客7见效果来看，电感线圏有阻止线圏 中电流变化的特性，换言之，线圏上的电流具有"不容易改变大小 的惯性"。上述的线圏特性也对现今的变压器造成困扰，请参照图1
与图2，现有的电源供应器皆具有至少一脉波控制单元3来控制开 关单元4,并通过控制该开关单元4的导通周期来调整流经变压器
一次侧的电流，使变压器二次侧输出端(Vout)可向负栽提供稳定 的电压，另外，负载端通过电压反馈单元5向该脉波控制单元3提 供反馈信号，当负载增加时，下降的输出电压将使脉波控制单元3 延长开关单元4的导通周期，增加变压器一次侧上的电流以使二次 测提供更多的电能，4吏大负载时线圏的平衡电流向上攀升，又因为 线圏上的电流增加的速度比下降的速度快，且由于线圏上电流的 "惯性"，使平均电流不易下降到原来的大小，若负载在一段时间 内持续变动，突然变大的负载就会使激磁电流Im过大，超过该线 圈的激磁饱和值7而造成变压器饱和，产生突波电流8，虽然现有 的脉波控制单元3使用的集成电路芯片(IC)皆具有过电流保护的 功能，当突波电流8—出现即关闭该开关单元4以消除突波电流8， <旦在那一瞬间出现的突波经过变压器线圏两端相互的感应，将在该 开关单元4上产生非常高的突波电压81,对电源供应器的石皮坏极大。 现有电源供应器的波形如图2中所示，并请同时参照图1的电路， I—Lo是二次侧输出端的电流，I—Lo平均电流向下降时代表负载减 小，降到零以下代表正在回收多余能量，而向上升就代表负栽变大， Vds是开关单元4中开关元件SW1两端的电位差，线圏上的激磁电 流Im为流经线圏一次侧的电流，而工作周期信号Va为脉波控制单 元3的输出。该乐;K波控制单元3输出的工作周期信号Va控制该开 关单元4的两开关元件SW1、 SW2交替导通，使激磁电流Im分为 电流上升的、激》兹周期与电流下降的^^磁周期，负栽不断变4b时，因 为上述的线圏特性会产生激磁电流Im直流准位不断上升，并且因 为线圏反抗电流变化导致激磁电流Im下降非常緩慢，又因为现有 的电源供应器没有4吏该激》兹电流Im下降至原先准位的才几构， <吏得 激磁电流Im在负载变动较大的几个周期内接近饱和临界，因而容 易到达饱和，从而产生突波电压81，造成电源供应器中的元件损坏。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种防止激》兹电流过度上升至饱 和的方法，通过控制激》兹电流的周期来确係:'激》兹电流的电流最大值 无法到达线圏饱和值，避免线圏饱和。
本发明包括一种变压器激磁周期的控制方法及其控制电路，通
过调整激》兹电流上升与下降的激》兹周期与方iU兹周期防止线圏饱和，
该控制方法包括设定变压器工作周期的手段、检测变压器变化激磁 周期的手段及修正变压器放磁周期的手段，在负载增加时，电源供 应器的脉波控制单元会根据负栽的需要而调变出较长的变化激磁 周期，而通过上述控制方法的手段可调变出接续该变化激磁周期的
^修正》文》兹周期，且该^修正方i^磁周期持续至该'激/磁电流下降至预i殳的 位准，以完全避免激磁电流过高使线圏达到饱和。
该控制电路包括电流检测电路与周期修正电路，该电流检测电 路从激》兹电流中获取检测电流，通过该检测电流来判断激/磁电流在 放磁周期内是否下降至预设的位准，并通过该周期修正电路来修正 乐K波控制单元的工作周期信号，直到激/磁电流下降至预i殳的位准， 进而产生》务正^U兹周期。
本发明通过上述变压器激磁周期的控制方法及其控制电路来 调整线圏上激磁电流的激磁与放磁周期，使得激磁电流最大值无法 到达线圏的激》兹饱和值，从而防止线圏饱和。
图1是现有电力驱动电路方块图。
图2是现有电力驱动电路的波形图。
图3是本发明的方块图。 图4是本发明的波形图。
具体实施例方式
本发明的变压器激》兹周期的控制方法用于防止变压器进入饱 和状态，其实施例请参照图3的电路与图4的波形，本发明包括设 定变压器工作周期的手段、检测变压器变化激磁周期的手段与修正 变压器放磁周期的手段，该设定变压器工作周期的手段是用来定义 该变压器的每一工作周期，该周期可分为前半周工作周期为激磁周 期，可乂人图4中的波形得知此时激》兹电流Im上升，下半周工作周 期为力文》兹周期，此时'激f兹电流Im下降，每一工作周期宽度(DUTY WIDTH)相等，且每一激磁周期的激磁电流Im变化量相等，每一 放磁周期的激磁电流Im变化量相等。该变压器在负载增加时，工 作周期会经过脉波控制单元3调变，而延长原来的激磁周期产生变 化激》兹周期61,造成激磁电流Im上升较多，且放磁周期缩减以使 激》兹电流Im难以下降至原先位准，于是，该检测变压器改变激》兹 周期61的手段是根据变压器驱动后端负栽的功率变化来获得该变 压器的变化激石兹周期61以及该变化激磁周期61的电流最大值。然 后还包括修正变压器放磁周期的手段，其设定该变压器的激磁饱和 4直7以及^U兹回归基准^直9，其中该方JU兹回归基准值9可为0，或 者在i殳计变压器时推算其激》兹饱和值7，并在激》兹电流Im最大值4氐 于该激磁饱和值7的条件下设定该放磁回归基准值9，当负栽增加 导致该脉波控制单元3调变出变化激磁周期61时，利用前一步骤 的变化激磁周期61的电流最大值与该放磁回归基准值9在相等常 态放》兹周期的激》兹电流Im变化量下调变出修正放》兹周期62，该修 正放磁周期62用以迫使该变压器在该修正放磁周期62的电流最小 值至少需达到该放磁回归基准值9时才可开始下一工作周期的激磁
周期，〗吏变压器的任一变化激^兹周期61的电流最大值均未达到激 石兹々包和值7而确〗呆变压器正常工作。
如图3与图4所示，本发明的控制电路包4舌电流检测单元1与 周期修正电路2，该脉波控制单元3输出的工作周期信号Va经过该 周期小务正电路2而输出Vc，进而控制开关单元4而控制激》兹周期 与放磁周期的长度，其中该开关单元4包括第一开关元件SW1与 第二开关元件SW2，该开关单元4控制电源与变压器线圏之间是否 导通，由此控制激f兹电流Im,该周期j奮正电路2的输出Vc分为高 准位与低准位，该周期^f务正电路2的输出Vc为高准位时将使第一 开关元件SW1导通、第二开关元件SW2关闭，〗氐准位时则相反， 两开关元件SW1、 SW2导通的时序4普开，故产生第一开关元件SW1 导通的激》兹周期与第二开关元件SW2导通的》文/磁周期，而该周期 i奮正电路2的调变动作由该电流检测单元1控制，该电流;险测单元 1从;敫》兹电流Im中利用分;充回路获取检测电-危Is，并通过该检测电 流Is判断是否进入放磁周期，该电流检测单元1分为进入放磁周期 时的第一工作状态、以及放》兹周期的电流最小值到达该放》兹回归基 准值9的第二工作状态。在初始的工作状态下，；敫f兹电流Im在方文 磁周期皆已到达该^U兹回归基准值9以下，该电流检测单元1在该 方文/磁周期内已回到第二工作4犬态，故该周期4务正电路2不调变该月永 波控制单元3的输出，该周期修正电路2的输出Vc与该脉波控制 单元3输出的工作周期信号Va相同；当负载突然增加，经过该电 压反馈单元5的信号使该脉波控制单元3延长原来的激磁周期而产 生变化激》兹周期61时，激》兹电流Im因举交长的激》兹周期而上升至较 接近激磁饱和值7的位准，而在接续该变化激磁周期61的放磁周 期S敫-磁电流Im流经第二开关元件SW2，并且该电流检测单元1测 得该检测电流Is，且该检测电流Is大于该方文/磁回归基准值9而进入 第一工作状况，该电流检测单元1持续发出高准位的修正信号Vb 命令该周期^f'务正电路2调变该乐W皮控制单元3输出的工作周期^f言号
Va (#皮^修正处如图中虚线方块)，持续维持该^U兹周期，4吏该》丈》兹 周期得以延长，直到该检测电流Is到达该放磁回归基准值9 ，则该 电流检测单元1进入第二工作状态，使该周期修正电路2停止调变 从脉波控制单元3输出的工作周期信号Va，形成接续前一变化激磁 周期61的修正放磁周期62。由此则可在该脉波控制单元3产生的 变4b激》兹周期61后接续4务正i欠》兹周期62， ^f吏该变4b'激^兹周期61内 提高的激》兹电流Im得以在该^修正》欠/磁周期62内下降至该方文/磁回归 基准值9以下，以确保变压器的线圏不会进入饱和状态。
虽然本发明已通过优选实施例进行了上述说明，但是并不用于 限定本发明，在该^修正变压器》iU兹周期的手,殳中，可4吏接续该^修正 放磁周期62的下一激磁周期与常态激磁周期的周期宽度相等，也 可产生信号传送至该变压器的工作周期控制源，并调变下一工作周 期内激磁周期与放磁周期宽度的比例而产生修正激磁周期，或者使 用元件在激》兹电流Im未下降至该》iU兹回归基准值9以下之前阻挡 该工作周期信号Va，还可将该工作周期信号Va在该i文/磁周期的电 流最小值尚未达到该放磁回归基准值9之前导引至其它回路中，使 该工作周期4言号Va无法4空制该开关单元4;另外，该》JU兹回归基准 值9可通过开关元件的导通电压i殳定参考电位，并由该参考电位i殳 定放/磁回归基准值9的电流4直。
以上所述〗又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种变压器激磁周期的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括设定变压器工作周期的手段定义所述变压器的每一工作周期，所述工作周期可分为前半周工作周期为激磁周期，下半周工作周期为放磁周期，每一工作周期宽度相等，且每一激磁周期的激磁电流变化量相等，每一放磁周期的激磁电流变化量相等；检测变压器变化激磁周期(61)的手段根据变压器驱动后端负载的功率变化获得所述变压器的变化激磁周期(61)以及所述变化激磁周期(61)的电流最大值；修正变压器放磁周期的手段设定所述变压器的激磁饱和值(7)以及放磁回归基准值(9)，所述放磁回归基准值(9)用以限定所述变压器任一放磁周期的电流最小值至少需达到所述放磁回归基准值(9)才可开始下一工作周期的激磁周期，并以前一步骤的变化激磁周期(61)的电流最大值与所述放磁回归基准值(9)在相等常态放磁周期的激磁电流变化量调变出修正放磁周期(62)，使得变压器的任一变化激磁周期(61)的电流最大值均未达到激磁饱和值(7)，从而确保变压器常态运作。
2. 根据权利要求1所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，接续所述修正放磁周期(62)的下一激磁周期与常态激磁 周期的周期宽度相等。
3. 根据权利要求1所述的变压器激》兹周期的控制方法，其特征在 于，接续所述修正放磁周期(62)的下一激磁周期为修正激磁 周期，所述修正激磁周期的手段是产生信号传送至所述变压器 的工作周期控制源，并调变下一工作周期中激磁周期与放磁周期宽度的比例。
4. 根据权利要求1所述的变压器激》兹周期的控制方法，其特征在 于，冲妾续所述^f奮正^U兹周期(62)的下一激》兹周期为《务正激》兹 周期，所述修正激磁周期的手段是在所述变压器的工作周期控 制源后端输送工作周期信号的途中阻挡下一工作周期的信号， 直到所述放》兹周期的电流最小值至少达到所述放磁回归基准 值(9 )。
5. 根据权利要求1所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，接续所述修正放磁周期(62)的下一激磁周期为修正激磁 周期，所述修正激磁周期的手段是利用回路使线圏上的所述放 磁周期的电流最小值尚未达到所述放磁回归基准值(9)之前 不受其它电流影响。
6. 根据权利要求1所述的变压器激磁周期的控制方法，用以实施 所述控制方法的变压器激磁周期控制电路其特征在于，所述变 压器激磁周期控制电路用于变压器一端的电力驱动电路中，所 述电力驱动电路是包括电源、脉波控制单元(3)及开关单元(4 )，通过所述乐:K波控制单元(3 )及所述开关单元(4 )控制 所述电源的输出，以提供电流使变压器转换电能至变压器另一 端线圏，利用所述变压器激磁周期的控制电路来避免所述变压 器进入饱和状态，所述变压器激磁周期的控制电路是包括电流检测单元(l),设定放磁回归基准值(9)，并判断 变压器是否进入放磁周期与放磁周期的电流最小值是否到达 所述放;兹回归基准值(9)，所述电流检测单元(1)分为进入方t磁周期时的第 一工作状态、以及方t磁周期的电流最小值达到所述》文》兹回归基准值(9)的第二工作状态，从激》兹电流经过的途中设置分流回路获取衰减信号，以判断所述变压器是否进 入放磁周期，并在放磁周期中根据所述获取的信号判断是否大 于所述》i^磁回归基准值(9 );周期+务正电路(2),由所述电流检测单元(1 )控制其动 作，且控制所述变压器的工作周期信号需经过所述周期修正电 路(2),当所述电流检测单元(1 )进入放磁周期的第一工作 状态时，所述周期修正电路(2)使所述变压器保持在放磁周 期，直到放磁周期的电流最小值达到所述放磁回归基准值(9 )， 4吏所述电流检测单元(1)进入第二工作状态，所述周期^f'务正 电路(2)才使接续传来的剩余工作周期传送至所述变压器。
7. 根据权利要求6所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，所述放磁回归基准值(9)设定参考电位，且所述变压器 的电流经过电阻转换为电压差与所述参考电位比较。
8. 根据权利要求7所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，所述放^磁回归基准值(9)是通过开关元件导通的电压位 准设定参考电位，且由所述参考电位转换为所述放磁回归基准 值(9 )。
9. 根据权利要求6所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，所述周期修正电路(2)在放^磁周期的电流最小值尚未达 到所述放磁回归基准值(9)时，使用开关元件阻挡下一激磁 周期的周期信号。
10. 根据权利要求6所述的变压器激磁周期的控制方法，其特征在 于，所述周期修正电路(2)在放磁周期的电流最小值尚未到 达所述》文f兹回归基准值(9)时，将激》兹周期的周期信号导引 至其它回路。
全文摘要
本发明涉及一种变压器激磁周期的控制方法及其控制电路，通过调整激磁电流上升与下降的激磁周期与放磁周期来防止线圈饱和，从变压器线圈中的激磁电流中获取检测电流，并设定放磁回归基准值，通过该检测电流判断激磁电流在放磁周期内是否下降至该放磁回归基准值，并通过该周期修正电路修正脉波控制单元的工作周期信号，直到激磁电流下降至预设的位准。
文档编号H02P13/00GK101192806SQ200610144840
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年11月23日
发明者林国藩, 蔡建利 申请人:全汉企业股份有限公司