一种ACF电路的控制方法和ACF电路与流程

本申请涉及电路领域，具体涉及一种ACF电路的控制方法和ACF电路。

背景技术：

有源钳位反激(Active Clamp Flyback，ACF)电路是能够实现软开关的拓扑电路，由于软开关可以实现零电压开通(Zero Voltage Switching，ZVS)或零电流关断(Zero Current Switching，ZCS)，所以实现软开关能够减小ACF电路中开关管的开关损耗。

ACF电路实际工作时，ACF电路中开关管的运行状态可能是：过软开关状态、硬开关状态、或者软开关状态。当开关管为软开关状态时，ACF电路的开关损耗最低，效率最高。

为了使ACF电路中的开关管工作在软开关状态，在现有技术中，通常采用两种方法来实现，一种方法是采用定频法，另一种方法是利用模数变换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)对体现ZVS特征的信号进行数字化后再进行控制。

其中，定频法是通过参数设计保证在一定条件下实现ZVS，需要说明的是，这种方法不具备自适应性，不能根据ACF电路中开关管工作状态的改变调整开关频率，导致在某些工作状态下可能使ACF电路中的开关管工作在过软开关状态或者硬开关状态，不能满足输入输出全范围内整体性能最优。

采用ADC的方法是通过高速ADC变换器将体现ZVS特征的信号(比如，电压或电流振荡，vds下降沿等)数字化，由控制器计算处理并调整电路中的信号，这种方法能够实现全范围输入输出范围内的ZVS，但是这种方法要使用ADC变换器，电路复杂，资源消耗大，成本高。同时受限于检测电路、ADC变换器及控制器的速度，导致整个检测转换控制过程慢，难以做到快速实时调整，尤其在高频场合下应用受限明显。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种ACF电路的控制方法和ACF电路，能够及时地对ACF电路中的开关器件进行控制，使开关器件工作在软开关状态，有利于减少ACF中开关器件的开关损耗。

第一方面，本申请实施例提供了一种ACF电路的控制方法，所述ACF电路包括：ACF主功率电路、脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)控制器、和电压反馈电路，所述ACF主功率电路包括主开关管S1和钳位开关管S2；所述方法包括：

所述PWM控制器根据所述电压反馈电路获取的所述ACF主功率电路的输出电压Vo调整主开关管S1的占空比；

所述PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，以使所述主开关管S1工作在软开关状态；其中，所述主开关管S1的工作状态包括：硬开关状态和非硬开关状态，所述非硬开关状态包括：软开关状态和过软开关状态。

本申请实施例，PWM控制器能够根据ACF主功率电路的输出电压调整主开关管的占空比，调整及时，另外，PWM控制器还能够根据ACF主功率电路中主开关管S1的工作状态调整ACF主功率电路中的控制参数，以使主开关管S1工作在软开关状态；这样能够减少主开关管的开关损耗，提高ACF电路的效率。

在第一方面可能的实现方式中，所述PWM控制器根据所述电压反馈电路获取的所述ACF主功率电路的输出电压Vo调整主开关管S1的占空比，包括：

当所述输出电压Vo大于预设的输出电压Vo′时，则减小所述主开关管S1的占空比；

当所述输出电压Vo小于预设的输出电压Vo′时，则增大所述主开关管S1的占空比；

其中，所述预设的输出电压Vo′为与所述ACF电路的负载电路对应的电压。

在第一方面可能的实现方式中，所述PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，包括：

当所述ACF电路工作在电流临界连续模式时，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述主开关管S1的工作频率。

在第一方面可能的实现方式中，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述主开关管S1的工作频率，包括：

当所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态时，调低所述主开关管S1的工作频率；

当所述主开关管S1的工作状态为非硬开关状态时，调高所述主开关管S1的工作频率。

在第一方面可能的实现方式中，所述PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，包括：

当所述ACF电路工作在电流断续模式时，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长。

在第一方面可能的实现方式中，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长，包括：

当所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态时，增大所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长；

当所述主开关管S1的工作状态为非硬开关状态时，减小所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长。

第二方面，本申请实施例提供了一种ACF电路，包括：依次相连的ACF主功率电路、信号检测调整电路、脉冲产生电路和PWM控制器，以及分别连接在所述ACF主功率电路和所述PWM控制器之间的电压反馈电路和驱动电路；其中

所述信号检测调整电路，用于获取所述ACF主功率电路中主开关管S1的漏极-源极电压Vds，以及用于对所述漏极-源极电压Vds进行变压；

所述脉冲产生电路，用于根据所述漏极-源极电压Vds变压后的值Vdetect确定所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态还是非硬开关状态，当所述主开关管S1为硬开关状态时，则产生脉冲信号；当所述主开关管S1为非硬开关状态时，则不产生脉冲信号；

所述PWM控制器，用于输出第一电压Vgs1，所述第一电压Vgs1经过所述驱动电路驱动后控制所述主开关管S1工作；以及用于输出第二电压Vgs2，所述第二电压Vgs2经过所述驱动电路驱动后控制所述钳位开关管S2工作；以及用于根据所述脉冲产生电路是否输出脉冲信号调整所述Vgs1和Vgs2中的控制参数，以使所述主开关管S1工作在软开关状态；以及用于根据所述电压反馈电路获取的所述ACF主功率电路的输出电压改变所述主开关管S1的占空比；其中，所述主开关管S1的工作状态包括：硬开关状态和非硬开关状态，所述非硬开关状态包括：软开关状态和过软开关状态。

本申请实施例，PWM控制器能够根据ACF主功率电路的输出电压调整主开关管的占空比，调整及时，另外，PWM控制器还能够根据ACF主功率电路中主开关管S1的工作状态调整ACF主功率电路中的控制参数，以使主开关管S1工作在软开关状态；这样能够减少主开关管的开关损耗，提高ACF电路的效率。

在第二方面可能的实现方式中，ACF电路还可以包括：时钟电路；

所述时钟电路与所述PWM控制器相连，用于产生触发信号；

所述PWM控制器在获取所述时钟电路产生触发信号时，根据主开关管S1的工作状态调整所述Vgs1和Vgs2中的控制参数。

在第二方面可能的实现方式中，ACF电路还可以包括：时钟电路和计数器；

所述时钟电路与所述PWM控制器和所述计数器相连，用于产生触发信号；

所述计数器连接在所述脉冲产生电路和PWM控制器之间，用于对所述脉冲产生电路产生的脉冲信号的个数进行计数；

所述PWM控制器在所述时钟电路产生触发信号时、根据计数器的计数结果调整所述Vgs1和Vgs2中的控制参数。

在第二方面可能的实现方式中，所述脉冲产生电路包括：比较电路、和与所述比较电路相连的窗口信号产生电路、以及参考电压Vth电路

所述窗口信号产生电路与所述PWM控制器的输出端相连，根据所述PWM控制器的输出信号输出对所述比较电路的输入电压Vdetect进行截取的窗口信号；

所述比较电路根据所述窗口信号产生电路输出的所述窗口信号截取所述Vdetect的一部分信号，并将截取的所述Vdetect的一部分信号与所述参考电压Vth进行比较，根据比较结果确定所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态还是非硬开关状态。

在第二方面可能的实现方式中，所述比较电路包括：第一二极管、比较器、和参考电压电路；

其中，所述第一二极管的正极与所述信号检测调整电路的输出端相连，所述第一二极管的负极与所述比较器的反相输入端相连，所述参考电压电路与所述比较器的正向输入端相连；

所述窗口信号产生电路包括：位于地与所述比较器的反相输入端之间的第一支路和第二支路，其中，所述第一支路包括开关和第二二极管，所述第二二极管的负极与所述比较器的反相输入端相连，所述窗口信号产生电路还包括：第一电阻和反向二极管INV1，其中，所述第一电阻连接在预设电源Vcc和所述第二二极管的正极端之间，所述反向二极管INV1的输入端与所述PWM控制器的输出端相连，所述反向二极管INV1的输出端与所述开关S3的g极相连，其中，所述预设电源Vcc大于所述参考电压Vth。

第三方面，本申请实施例提供了一种终端，包括电源电路、负载电路、如第一方面或者第一方面任意的可能的ACF电路；其中，所述电源电路提供的电源经所述ACF电路变压后向所述负载电路供电。

基于以上技术方案，本申请实施例提供的一种ACF电路的控制方法和ACF电路，能够根据ACF主功率电路的输出电压调整主开关管的占空比，调整及时，另外，PWM控制器还能够根据ACF主功率电路中主开关管S1的工作状态调整ACF主功率电路中的控制参数，以使主开关管S1工作在软开关状态；这样能够减少主开关管的开关损耗，本申请实施例提高了ACF电路的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是包括ACF电路的一种终端的结构示意图；

图2-a是本申请的一个实施例提供的一种ACF电路的结构示意图；

图2-b是本申请的一个实施例提供的一种ACF电路的结构示意图；

图3-a是本申请的另一个实施例提供的一种包括ACF电路的终端的结构示意图；

图3-b是本申请的另一个实施例提供的一种包括ACF电路的终端的结构示意图；

图4-a是本申请的另一个实施例提供的一种包括ACF电路的终端的结构示意图；

图4-b是本申请的另一个实施例提供的一种包括ACF电路的终端的结构示意图；

图5是包括窗口信号产生电路的电路结构示意图；

图6是ACF电路工作在电流临界连续模式时，相关信号示意图；

图7是ACF电路工作在电流断续模式时，相关信号示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的包括ACF电路的终端的结构示意图。在该实施例中终端100包括电源电路300、负载电路400、ACF电路200；其中，电源电路300经ACF电路200变压后向负载电路400供电。

请参见图2-a，图2-a是ACF电路200的一个示意图，包括依次相连的ACF主功率电路201、信号检测调整电路202、脉冲产生电路203和PWM控制器204，以及分别连接在ACF主功率电路201和PWM控制器204之间的电压反馈电路206和驱动电路205。

其中，ACF主功率电路201与图3-a中ACF主功率电路的结构相同，包括：变压器，位于变压器原边那一侧的钳位电容，主开关管S1，钳位开关管S2，以及位于变压器副边的输出电容和整流二极管。

信号检测调整电路202，用于获取ACF主功率电路201中主开关管S1的漏极-源极电压Vds，以及用于对漏极-源极电压Vds进行变压，调整到适合后级处理的范围。

脉冲产生电路203，用于根据漏极-源极电压Vds变压后的值Vdetect确定主开关管S1的工作状态为硬开关状态还是非硬开关状态，当主开关管S1为硬开关状态时，则产生脉冲信号；当主开关管S1为非硬开关状态时，则不产生脉冲信号。所示脉冲产生电路的结构与图3-a中所示的脉冲产生电路的结构相同，包括比较电路、参考电压电路、和窗口信号产生电路。

PWM控制器204，用于输出第一电压Vgs1，第一电压Vgs1经过驱动电路205驱动后控制主开关管S1工作；以及用于输出第二电压Vgs2，所述第二电压Vgs2经过驱动电路205驱动后控制钳位开关管S2工作；以及用于根据脉冲产生电路203是否输出脉冲信号调整Vgs1和Vgs2中的控制参数，以使主开关管S1工作在软开关状态；以及用于根据电压反馈电路206获取的ACF主功率电路的输出电压改变主开关管S1的占空比；其中，主开关管S1的工作状态包括：硬开关状态和非硬开关状态，非硬开关状态包括：软开关状态和过软开关状态。

请参见图2-b，图2-b是另一实施例提供的ACF电路的一个示意图，与图2-a的区别是，在图2-b所示的ACF电路200′还包括时钟电路207，时钟电路207与PWM控制器相连，用于产生触发信号；PWM控制器204在获取时钟电路207产生触发信号时根据主开关管S1的工作状态调整Vgs1和Vgs2中的控制参数。如图3-a，图3-b所示，ACF电路也包括时钟电路

在本发明一些可能的实施方式中，如图4-a，图4-b所示，ACF电路可以包括：时钟电路和计数器。

所述时钟电路与所述PWM控制器相连，用于产生触发信号；

所述PWM控制器在获取所述时钟电路产生触发信号时才调整所述Vgs1和Vgs2中的控制参数。

所述计数器连接在所述脉冲产生电路和PWM控制器之间，用于对所述脉冲产生电路产生的脉冲信号的个数进行计数；

所述PWM控制器在所述时钟电路产生触发信号时、根据计数器的计数结果(比如，计数器的计数结果大于0)调整所述Vgs1和Vgs2中的控制参数。

可选的，在本方面一些可能的实施方式中，脉冲产生电路包括：比较电路、和与所述比较电路相连的窗口信号产生电路、以及参考电压Vth电路

窗口信号产生电路与所述PWM控制器的输出端相连，根据所述PWM控制器的输出信号输出对所述比较电路的输入电压Vdetect进行截取的窗口信号；

比较电路根据所述窗口信号产生电路输出的所述窗口信号截取所述Vdetect的一部分信号，并将截取的所述Vdetect的一部分信号与所述参考电压Vth进行比较，根据比较结果确定所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态还是非硬开关状态。

图如5所示，比较电路包括：第一二极管D1、比较器CMP1、和参考电压电路；

其中，第一二极管D1的正极与信号检测调整电路的输出端相连，第一二极管D1的负极与比较器CMP1的反相输入端相连，参考电压电路与比较器CMP1的正向输入端相连；

窗口信号产生电路包括：位于地与所述比较器的反相输入端之间的第一支路和第二支路，其中，所述第一支路包括开关S3和第二二极管D2，第二二极管D2的负极与所述比较器的反相输入端相连，窗口信号产生电路还包括：第一电阻R1和反向二极管INV1，其中，第一电阻R1连接在预设电源Vcc和第二二极管D2的正极端之间，反向二极管INV1的输入端与PWM控制器的输出端相连，向二极管INV1的输出端与开关S3的g极相连，其中，预设电源Vcc大于所述参考电压Vth。

具体实施时，PWM控制器根据电压反馈电路获取的ACF主功率电路的输出电压Vo调整主开关管S1的占空比；

所述PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，以使所述主开关管S1工作在软开关状态；其中，所述主开关管S1的工作状态包括：硬开关状态和非硬开关状态，所述非硬开关状态包括：软开关状态和过软开关状态。

在本发明一些可能的实施方式中，PWM控制器根据所述电压反馈电路获取的所述ACF主功率电路的输出电压Vo调整主开关管S1的占空比，包括：

当所述输出电压Vo大于预设的输出电压Vo′时，则减小所述主开关管S1的占空比；

当所述输出电压Vo小于预设的输出电压Vo′时，则增大所述主开关管S1的占空比；

其中，所述预设的输出电压Vo′为与所述ACF电路的负载电路对应的电压。

所述PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，包括：

当所述ACF电路工作在电流临界连续模式时，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述主开关管S1的工作频率。

当所述ACF电路工作在电流临界连续模式时，相关信号示意图如图6所示。窗口信号产生电路可以截取t3～t5对应的区间内的相关信号。

当所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态时，调低所述主开关管S1的工作频率，如图如6中曲线6所示。

当所述主开关管S1的工作状态为非硬开关状态时，调高所述主开关管S1的工作频率，如图如6中曲线7所示。

在本发明一些可能的实施方式中，PWM控制器根据所述ACF主功率电路中所述主开关管S1的工作状态调整所述ACF主功率电路中的控制参数，包括：

当所述ACF电路工作在电流断续模式时，所述PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长。

当所述ACF电路工作在电流断续模式时，相关信号示意图如图7所示。窗口信号产生电路可以截取t7～t8对应的区间内的相关信号。

PWM控制器根据所述主开关管S1的工作状态调整所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长，包括：

当所述主开关管S1的工作状态为硬开关状态时，增大所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长；

当所述主开关管S1的工作状态为非硬开关状态时，减小所述钳位开关管S2在开关周期中第二次开通的时长。

基于以上技术方案，本申请实施例提供的一种ACF电路的控制方法和ACF电路，能够根据ACF主功率电路的输出电压调整主开关管的占空比，调整及时，另外，PWM控制器还能够根据ACF主功率电路中主开关管S1的工作状态调整ACF主功率电路中的控制参数，以使主开关管S1工作在软开关状态；这样能够减少主开关管的开关损耗，本申请实施例提高了ACF电路的效率。

本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本申请实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。