不对称半桥反激变换器及其控制方法与流程

1.本发明涉及不对称半桥反激变换器技术领域，具体涉及一种不对称半桥反激变换器及其控制方法。


背景技术：

2.随着电力电子领域的迅猛发展，开关变换器的应用越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率开关变换器采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点；但是普通反激拓扑是硬开关，而且不能回收漏感能量，因此限制了中小功率变换器的效率和体积。为了满足功率变换器小型化、轻量化、模块化的发展趋势，软开关技术已成为电力电子技术的热点之一。“软开关”是指零电压开关(zvs)或零电流开关，它是利用谐振原理，使开关变换器的开关管电压(或电流)按正弦(或准正弦)规律变化，当电压过零时，使器件开通(或电流自然过零时，使器件关断)，实现开关损耗为零，从而提高变换器的效率和开关频率，减小变压器、电感的体积。虽然，软开关技术能够实现功率变换器的小型化、模块化等，但是，很多电路如llc，电路变得非常复杂，使得中小功率的变换器的成本增加，往往不利于商业竞争。而不对称半桥反激变换器(asymmetric half bridge converter，简称ahb)在变压器的初级侧具有两个开关，它们可以以半桥配置提供，并由针对两个开关不同的脉冲宽度调制(pwm)信号驱动。非对称半桥反激式变换器的电感器被分割以形成变压器，使得电压比基于变压器的绕组比倍增，还具有隔离的附加优点。同时，在和普通反激变换器的器件数量和复杂度比较接近的条件下能够实现两个开关管的零电压开通，回收漏感能量，并且容易实现自驱动同步整流，在有效提升效率的同时减小变压器体积，成为一个比较好的应用方案。
3.目前常规的不对称半桥反激变换器的电路图如图1a和1b所示，其中图1a中上开关管q2为第二开关管，下开关管q1为第一开关管；图1b中上开关管q1为第一开关管，下开关管q2为第二开关管，两种电路工作原理基本相同，只是绕组位置不同。以图1b为例，其工作在断续模式(dcm模式)下的工作波形如图2所示，vgs_q1和vgs_q2分别为第一开关管q1和第二开关管q2的驱动电压信号波形；i
lm
为原边绕组np上的的励磁电流波形；vaux为辅助绕组na两端的电压；vds_q1为第一开关管的漏源电压。其中，为防止第一开关管q1和第二开关管q2共通，需要在输送给第一开关管q1和第二开关管q2的驱动电压信号中留有一定的死区时间。
4.参考图2，dcm模式下的不对称半桥反激变换器为了实现零电压开通(zvs)，需要在每个开关周期内额外再开通一次第二开关管q2，通过第二开关管q2额外开通一段时间(对应时间段t4-t5)，在不对称半桥反激变换器的原边部分产生负向的励磁电流，从而实现第一开关管q1的零电压开通。但是现有的方案在实现第一开关管q1的零电压开通时，性能不够优化，主要体现在以下两方面：
5.1、为了优化效率，需要在第一开关管漏源电压vds_q1的谐振震荡波峰处再次开通第二开关管q2，但由于系统输入电压vin有工频纹波等扰动量，所以稳态下会存在谐振震荡
周期个数切换的现象，产生音频噪音的问题。
6.2、在负载比较轻的时候，谐振震荡会阻尼到接近没有，此时第一开关管的漏源电压vds_q1接近vi-n*vo，在输入电压vin较低和输出电压vo比较高的应用中，此时额外再硬开通一次第二开关管q2，对系统效率的优化并没有帮助，甚至反而会恶化系统效率。
7.因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种不对称半桥反激变换器及其控制方法，通过设置一定的判断条件以确定dcm模式下的不对称半桥反激变换器是否需要在一个开关周期内开通两次第二开关管，从而能够使得不对称半桥反激变换器在不同的应用条件下均有更优的工作效率。
9.根据本公开第一方面，提供了一种不对称半桥反激变换器的控制方法，所述不对称半桥反激变换器包括构成半桥的第一开关管和第二开关管、变压器和控制器，在每个开关周期内，所述控制方法包括：
10.于所述第一开关管导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的第一预定参数，获得第一采样信号；
11.于所述第二开关管的第一次导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的第二预定参数，获得第二采样信号；
12.比较所述第一采样信号和所述第二采样信号的大小，并在比较结果满足要求的情况下控制所述第二开关管额外开通第一时间，反之，控制所述第二开关管在当前开关周期内导通一次。
13.可选地，不对称半桥反激变换器工作于断续模式。
14.可选地，所述变压器包括原边绕组、副边绕组和辅助绕组，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为所述变压器中任一绕组两端的电压，以及所述比较结果为所述第一采样信号的绝对值与所述第二采样信号的绝对值的比较运算结果。
15.可选地，当所述比较结果为所述第一采样信号的绝对值大于所述第二采样信号的绝对值与k1的乘积时为满足要求，
16.其中，所述k1的取值范围为0.5至5。
17.可选地，当所述比较结果为所述第一采样信号绝对值和所述第二采样信号绝对值的差值大于a为满足要求，
18.其中，a的取值范围为大于零。
19.可选地，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为所述辅助绕组两端的电压。
20.可选地，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，所述比较结果为所述第一采样信号的绝对值与所述第二采样信号的绝对值的比较运算结果，
21.其中，所述控制器的电压检测管脚经由电阻元件与所述变压器中辅助绕组的一端连接，所述辅助绕组的另一端与参考地连接。
22.可选地，当所述比较结果为所述第一采样信号的绝对值大于所述第二采样信号的绝对值与k2的乘积时为满足要求，
23.其中，所述k2的取值范围为0.5至5。
24.可选地，所述第一预定参数为所述第一开关管的导通时间，所述第二预定参数为所述第二开关管的第一次导通时间，以及当比较结果为所述第一采样信号小于所述第二采样信号与k3的乘积时为满足要求，
25.其中，所述k3的取值范围为0.5至5。
26.可选地，控制所述第二开关管额外开通第一时间之后，所述控制方法还包括：
27.在下一开关周期内判断所述第一开关管是否为零电压开通，若是，则将所述第一时间减小第一步进时长，反之，则将所述第一时间增大第二步进时长。
28.可选地，将所述第一时间减小第一步进时长包括：
29.将控制所述第二开关管关断的关断信号延迟第一叠减时间后提供至所述第二开关管的控制端，其中，所述第一叠减时间为所述第一时间与所述第一步进时长之差。
30.可选地，将所述第一时间增大第二步进时长包括：
31.将控制所述第二开关管关断的关断信号延迟第一叠加时间后提供至所述第二开关管的控制端，其中，所述第一叠加时间为所述第一时间与所述第二步进时长之和。
32.根据本公开第二方面，提供了另一种不对称半桥反激变换器的控制方法，所述不对称半桥反激变换器包括构成半桥的第一开关管和第二开关管、变压器和控制器，所述控制方法包括：
33.于所述第二开关管的第一次导通期间采样所述不对称半桥反激变换器的输出电压信息，获得第一采样信号；
34.比较所述第一采样信号和电压阈值的大小，并在比较结果满足要求的情况下控制所述第二开关管再次开通第一时间，反之，控制所述第二开关管在当前开关周期内导通一次。
35.可选地，当所述第一采样信号大于所述电压阈值时，则所述第二开关管再次开通第一时间，反之，控制所述第二开关管在当前开关周期内导通一次。
36.可选地，所述不对称半桥反激变换器工作于断续模式。
37.可选地，所述变压器包含有原边绕组、副边绕组和辅助绕组，采样所述变压器中任一绕组两端的电压获得所述第一采样信号。
38.根据本公开第三方面，提供了一种不对称半桥反激变换器，该不对称半桥反激变换器工作于断续模式，该不对称半桥反激变换器包括：
39.包含有原边绕组、副边绕组和辅助绕组的变压器；
40.串联于输入电压输入端与参考地之间的第一开关管和第二开关管；
41.连接于所述第二开关管的漏极与所述变压器中原边绕组的同名端之间的励磁电感；
42.连接于参考地与所述原边绕组的异名端之间的第一电容；以及
43.分别与所述第一开关管、所述第二开关管连接的控制器，
44.其中，所述控制器包括：
45.第一控制单元，被配置为在所述第一开关管导通期间对所述不对称半桥反激变换器的第一预定参数进行采样，以及在所述第二开关管的第一次导通期间对所述不对称半桥反激变换器的第二预定参数进行采样，所述第一控制单元还被配置为对两次采样结果进行
比较，并根据比较结果控制所述第二开关管在一个开关周期内的导通次数。
46.第二控制单元，被配置为提供控制所述第一开关管开通/关断的驱动信号。
47.可选地，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为所述变压器中任一绕组两端的电压。
48.可选地，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为所述辅助绕组两端的电压，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：
49.串联连接于所述辅助绕组的第一端与第二端之间的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点与所述控制器的电压检测管脚连接。
50.可选地，所述第一预定参数和所述第二预定参数均为流经所述不对称半桥反激变换器的控制器的电压检测管脚的电流，以及所述不对称半桥反激变换器还包括：
51.第三电阻，所述第三电阻连接于所述控制器的电压检测管脚与所述变压器中辅助绕组的第一端之间，所述辅助绕组的第二端与参考地连接；
52.第三开关管，所述第三开关管连接于所述控制器的电压检测管脚与参考地之间；
53.第三控制单元，与所述第三开关管的控制端连接，用于在所述第一开关管和所述第二开关管的开通期间控制所述第三开关管开通。
54.可选地，所述第一预定参数为所述第一开关管的导通时间，所述第二预定参数为所述第二开关管的第一次导通时间。
55.可选地，所述第一控制单元还包括：
56.在比较结果满足要求的情况下控制所述第二开关管在当前开关周期内导通两次，第二次导通时间记为第一时间，
57.当所述第一预定参数的采样信号的绝对值大于所述第二预定参数的采样信号的绝对值与k1的乘积时为满足要求或者是当所述第一预定参数的采样信号的绝对值大于所述第二预定参数的采样信号的绝对值与k2的乘积时为满足要求，其中，k1、k2的范围均为0.5至5之间。
58.可选地，所述控制器还包括：
59.自适应调整单元，被配置为在所述不对称半桥反激变换器的特定开关周期的下一开关周期内根据所述第二开关管的开通情况自适应的调整所述第一时间的大小，
60.其中，所述第二开关管在每个所述特定开关周期内导通两次。
61.本发明的有益效果如下：
62.1、在dcm模式下的每个开关周期内，通过对不对称半桥反激变换器的预定参数在主开关导通期间的绝对值与在第二开关管导通期间的绝对值进行比较，可以准确的确定出dcm模式下的不对称半桥反激变换器是否需要在一个开关周期内开通两次第二开关管，进而能够避免在负载较轻且输入电压较低和输出电压较高的应用中额外再开通一次第二开关管对系统效率的恶化影响，使得不对称半桥反激变换器在不同的应用条件下实现零电压开通时，均能够有更优的工作效率。
63.2、在bcm模式(临界模式)和dcm模式之间还设置有打嗝模式，能够降低每n个开关周期内出现的第二开关管的第二次开通的次数，进一步优化了系统效率。
64.应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
65.图1a示出现有的一种不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；
66.图1b示出现有的另一种不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；
67.图2示出现有的不对称半桥反激变换器在断续模式(dcm模式)下的时序波形图；
68.图3示出根据本公开第一实施例提供的不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；
69.图4示出根据本公开第二实施例提供的不对称半桥反激变换器的电路结构示意图；
70.图5示出根据本公开实施例提供的不对称半桥反激变换器在断续模式(dcm模式)下的时序波形图；
71.图6示出根据本公开实施例提供的不对称半桥反激变换器的控制方法的流程图。
具体实施方式
72.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
73.下面，参照附图对本发明进行详细说明。
74.如图3和图4所示，本公开中，不对称半桥反激变换器包括：包含有原边绕组np、副边绕组ns和辅助绕组na的变压器tr、构成半桥的第一开关管q1和第二开关管q2、励磁电感lm、第一电容cr以及控制器100。
75.其中，第一开关管q1的漏极与输入电压vin输入端连接，第一开关管q1的栅极与控制器100连接；第二开关管q2的漏极与第一开关管q1的源极连接，第二开关管q2的源极与参考地连接，第二开关管q2的栅极与控制器100连接，以及电容c1和电容c2分别为第一开关管q1和第二开关管q2的结电容。在同一开关周期内，第一开关管q1和第二开关管q2分时的导通以将输入电压vin自变压器tr的原边部分传递至副边部分。在一个可能的实施例中，第一开关管q1和第二开关管q2均为nmos场效应晶体管。
76.励磁电感lm的一端与第二开关管q2的漏极连接，励磁电感lm的另一端与原边绕组np的同名端连接；第一电容cr的一端与原边绕组np的异名端连接，第一电容cr的另一端与参考地连接。本实施例中，第一电容cr为谐振电容。
77.不对称半桥反激变换器的副边部分包括：整流二极管d1和输出电容co。整流二极管d1的阳极与副边绕组ns的异名端连接，整流二极管d1的阴极与不对称半桥反激变换器的输出端连接；输出电容co的正极与不对称半桥反激变换器的输出端连接，输出电容co的负极与参考地连接，同时，副边绕组ns的同名端也与参考地连接。进一步的，不对称半桥反激变换器的输出端与负载连接，负载接收不对称半桥反激变换器转换的电能(例如电压和电流)。在一些实例中，不对称半桥反激变换器转换的电能在到达负载之前还经过有滤波器。在一些实例中，滤波器是不对称半桥反激变换器的子部件、不对称半桥反激变换器的外部部件、和/或负载的子部件。在任何情况下，负载可以使用来自不对称半桥反激变换器的已滤波或未滤波的电能来执行功能。可选的，负载可以包括但不限于，计算设备和相关部件，
例如微处理器、电气部件、电路、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、移动电话、电池、扬声器、照明单元、汽车/船舶/航空/火车的相关部件、马达、变压器、或从反激变换器接收电压或电流的任何其它类型的电气设备和/或电路。
78.控制器100包括：第一控制单元110、第二控制单元120和自适应调整单元130。其中，第二控制单元120与第一开关管q1的栅极连接、第一控制单元110与第二开关管q2的栅极连接，自适应调整单元130经由控制器100的电压检测管脚vs与辅助绕组na连接。
79.第一控制单元110被配置为在第一开关管q1导通期间对不对称半桥反激变换器的第一预定参数进行采样，以及在第二开关管q2的第一次导通期间对不对称半桥反激变换器的第二预定参数进行采样，第一控制单元110还被配置为对两次采样结果进行比较，并根据比较结果控制第二开关管q2在一个开关周期内的导通次数。
80.示例性的，可以在第一控制单元110中设置采样保持单元、采样单元和比较单元。
81.其中，当判定不对称半桥反激变换器工作于断续模式(dcm模式)时，于dcm模式下的每一开关周期内，采样保持单元用于在第一开关管q1的导通期间对不对称半桥反激变换器的第一预定参数进行采样保持，并根据采样结果获得第一采样信号。
82.采样单元用于在第二开关管的第一次导通期间对不对称半桥反激变换器的第二预定参数进行采样，并根据采样结果获得第二采样信号。
83.比较单元则分别与采样保持单元和采样单元连接，用于接收第二采样信号和被保持的第一采样信号以对第一采样信号和第二采样信号进行比较，并在比较结果满足要求的情况下触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2导通两次，即在第二开关管q2第一次关断的预设时间后再次额外的开通第二开关管q2第一时间；或在比较结果不满足要求的情况下触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2仅导通一次。
84.可以理解的是，不对称半桥反激变换器的第一预定参数和第二预定参数可以相同也可以不同。例如，基于变压器tr的工作原理可知，变压器tr中原边绕组np两端的电压、副边绕组ns两端的电压以及辅助绕组na两端的电压vaux相互之间均具有一定的比例关系。进而，在一些实施例中，不对称半桥反激变换器的第一预定参数和第二预定参数均为变压器tr中任一绕组两端的电压，其中，优选为辅助绕组na两端的电压。此时，第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号和第二采样信号的比较结果为对第一采样信号的绝对值与第二采样信号的绝对值的比较运算结果。示例性的，以预定参数为辅助绕组na两端的电压为例，此时，参考图3，不对称半桥反激变换器还包括：第一电阻r1和第二电阻r2。其中，第一电阻r1和第二电阻r2依次串联连接于辅助绕组na的异名端与同名端之间，且第一电阻r1和第二电阻r2的连接节点与控制器100的电压检测管脚vs连接。
85.可选的，本实施例中，辅助绕组na两端的电压可以在经第一电阻r1和第二电阻r2分压后，由控制器100的电压检测管脚vs进行采样。另外，控制器100也可直接对辅助绕组na两端的电压进行采样。
86.进一步的，在该实施例中，经比较单元比较后，若第一采样信号的绝对值(记为vaux1)大于第二采样信号的绝对值(记为vaux2)与k1的乘积，即vaux1》k1*vaux2时，或者若第一采样信号的绝对值vaux1和第二采样信号的绝对值vaux2的差值大于a时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2导通两次；而若第一采样信号
的绝对值小于或等于第二采样信号的绝对值与k1的乘积，即vaux1≤k1*vaux2时，或者若第一采样信号的绝对值vaux1和第二采样信号的绝对值vaux2的差值小于等于a时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2仅导通一次。其中，k1的取值范围为0.5至5，a的取值范围为大于零。
87.参考图5，不对称半桥反激变换器在dcm模式下的一个开关周期内的工作原理如下：
88.在t0-t1时间段内，第二驱动信号vgs_q1为高电平，第一开关管q1导通。该时间段内，输入电压vin输入端的能量通过第一开关管q1、励磁电感lm、原边绕组np和第一电容cr这一回路给变压器tr励磁，励磁电流i
lm
首先从负向线性减小到零以后线性增加。此过程中励磁电感lm、变压器tr和第一电容cr存储能量，同时副边整流二极管d1负向截止。
89.同时，在该时间段内，第一控制单元110中的采样保持单元对辅助绕组na两端的电压进行采样保持，并因此获得第一采样信号。
90.在t1时刻，第二驱动信号vgs_q1变为低电平，第一开关管q1关断。
91.在t1-t2时间段内，第一开关管q1处于关断状态，且第二开关管q2也还未开启，此时间段为死区时间。在这段死区时间内，因为励磁电感lm和原边绕组np要续流，所以第一开关管q1的结电容c1、第二开关管q2的结电容c2、第一电容cr、励磁电感lm和原边绕组np发生谐振，抽取第二开关管q2的结电容c2的能量，使得第二开关管q2的漏源电压vds_q2下降，同时给第一开关管q1的结电容c1充电，第一开关管q1的漏源电压vds_q1上升。同时该时间段内，辅助绕组na上的电压vaux从负压开始上升。
92.在t2时刻，第一开关管q1的结电容电压达到最高，第二开关管q2的结电容电压被抽到零电压，此时第一驱动信号vgs_q2变为高电平，第二开关管q2开通，这样就可以实现第二开关管q2的零电压开通。同时，辅助绕组na上的电压vaux也达到最高。
93.在t2-t3时间段内，不对称半桥反激变换器的副边部分中，整流二极管d1正向导通，变压器tr的原边中存储的能量开始向副边释放，励磁电流i
lm
线性下降。
94.同时，在该时间段内，第一控制单元110中的采样单元对辅助绕组na两端的电压进行采样，并因此获得第二采样信号。
95.在t3时刻，第一控制单元110控制第二开关管q2第一次关断。同时，在t3时刻，励磁电流i
lm
线性下降到零电流附近。
96.在t3-t4时间段内，第一开关管q1和第二开关管q2均处于关断状态。该时间段内，第一开关管q1的结电容c1、第二开关管q2的结电容c2、第一电容cr、励磁电感lm和原边绕组np发生谐振，并在第一开关管q1的漏源极之间、以及辅助绕组na两端产生谐振波形。
97.同时，在t3时刻之后，第一控制单元110中的采样保持单元和采样单元分别将各自采样获得的第一采样信号和第二采样信号输送至比较单元进行比较，并输出相应的比较结果。
98.进一步的，若比较单元输出的比较结果不满足要求，则在当前的开关周期内，触发不对称半桥反激变换器中的计时电路于辅助绕组na上的电压vaux下降到零的过零检测时刻(zcd)处开始计时，并在计时电路的计时时长达到预设的第三时间td对应的时长时停止计时，并在计时结束时触发第二控制单元120输出具有高电平的第二驱动信号vgs_q1，控制第一开关管q1导通，开启新的开关周期。
99.若比较单元输出的比较结果满足要求，则在当前的开关周期内，于t4时刻触发第一控制单元110再次输出高电平的第一驱动信号vgs_q2以控制第二开关管q2再次额外的导通。同时，不对称半桥反激变换器中的计时电路从t4时刻开始计时。
100.在t4-t5时间段内，第二开关管q2处于导通状态，由于励磁电感lm和第一电容cr发生谐振，第一电容cr上存储的能量通过正激的过程也向副边释放，励磁电流i
lm
进入负向。
101.在t5时刻，计时电路的计时时长达到预设的第一时间对应的时长并停止计时。同时，在计时停止时触发第一控制单元110输出低电平的第一驱动信号vgs_q2以控制第二开关管q2第二次关断。
102.在t5-t6时间段内，第一开关管q1和第二开关管q2均处于关断状态，因为励磁电流i
lm
续流所以励磁电感lm和原边绕组np要续流，所以第一开关管q1的结电容c1、第二开关管q2的结电容c2、第一电容cr、励磁电感lm和原边绕组np发生谐振，负向的励磁电流i
lm
抽取第一开关管q1的结电容c1的能量，第一开关管q1的漏源电压vds_q1下降，同时给第二开关管q2的结电容c2充电，第二开关管q2的漏源电压vds_q1上升。同时，辅助绕组na上的电压vaux也线性下降。
103.在t6时刻，辅助绕组na上的电压vaux下降到零，判定此时刻为过零检测时刻(zcd)。同时，不对称半桥反激变换器中的计时电路从该时刻开始计时。
104.在t7时刻，计时电路的计时时长达到预设的第三时间td对应的时长并停止计时。此时，第二开关管q2的结电容电压达到最高，第一开关管q1的结电容电压被抽到零电压，且第二驱动信号vgs_q1变为高电平，实现了第一开关管q1的零电压开通。这样就完成一个周期，接着继续按照同样的工作过程重复工作。
105.基于上述对图3和图5的描述，可知，在第一开关管q1导通期间，经采样保持后所获得的第一采样信号的绝对值vaux1＝|-(na/np)*(vin-n*vo)|；在第二开关管q2导通期间，经采样后获得的第二采样信号的绝对值vaux2＝(na/np)*n*vo。其中，na为辅助绕组的匝数，np为原边绕组的匝数，vin为输入电压，n为原边绕组与副边绕组的匝数比，vo为输出电压。
106.在另一些实施例中，不对称半桥反激变换器的第一预定参数和第二预定参数均为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚vs的电流，该方案可以适用于某些管脚不支持负压的控制器芯片。具体的，第一预定参数为第一开关管q1导通期间流进控制器100的电压检测管脚vs的电流，第二预定参数为第二开关管q2的第一次导通期间流出控制器100的电压检测管脚vs的电流。此时，第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号和第二采样信号的比较结果为对第一采样信号的绝对值与第二采样信号的绝对值的比较运算结果。进而，参考图4，不对称半桥反激变换器还包括：第三电阻rfb1、第三开关管q3和第三控制单元140。其中，第三电阻rfb1连接于控制器100的电压检测管脚vs与辅助绕组na的异名端之间，辅助绕组na的同名端与参考地连接；第三开关管q3连接于控制器100的电压检测管脚vs与参考地之间；而第三控制单元140与第三开关管q3的控制端连接，用于在第一开关管q1和第二开关管q2的导通期间控制第三开关管q3导通。
107.可选的，本实施例中，第三开关管q3可以集成于控制器100内部，也可设置于控制器100的外部，本发明对此不作限定。以及在一个可能的实施例中，第三开关管q3为nmos场效应晶体管。
108.该实施例中，不对称半桥反激变换器在在dcm模式下的一个开关周期内的工作原理与前述实施例中对图5的描述基本相同，此处不再赘述。区别之处仅在于：本实施例中采样保持单元于第一开关管q1导通期间进行采样保持的对象、以及采样单元在第二开关管q2导通期间进行采样的对象均为流经控制器100的电压检测管脚vs的电流is。同时，在第一开关管q1导通的时刻和第二开关管q2导通的时刻，第三控制单元140会输出高电平的第三驱动信号vgs_q3至第三开关管q3的栅极以控制第三开关管q3导通。
109.进一步的，在该实施例中，经比较单元比较后，若第一采样信号的绝对值(记为is1)大于第二采样信号的绝对值(记为is2)与k2的乘积，即is1》k2*is2时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2导通两次；而若第一采样信号is1小于或等于第二采样信号is2与k2的乘积，即is1≤k2*is2时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2仅导通一次。其中，k2的取值范围为0.5至5，优选地，所述k2的取值范围为0.8至2。
110.进一步的，基于图4可知，该实施例中，在第一开关管q1导通期间，经采样保持后所获得的第一采样信号在第二开关管q2导通期间，经采样后获得的第二采样信号其中，na为辅助绕组的匝数，np为原边绕组的匝数，vin为输入电压，n为原边绕组与副边绕组的匝数比，vo为输出电压，rfb1为第三电阻的阻值。
111.在又一些实施例中，不对称半桥反激变换器的第一预定参数为第一开关管q1的导通时间，不对称半桥反激变换器的第二预定参数为第二开关管q2的第一次导通时间。
112.该实施例中，不对称半桥反激变换器在在dcm模式下的一个开关周期内的工作原理与前述实施例中对图5的描述基本相同，此处不再赘述。区别之处仅在于：本实施例中采样保持单元于第一开关管q1导通期间进行采样保持的对象为第一开关管q1的导通时间，以及采样单元在第二开关管q2导通期间进行采样的对象为第二开关管q2的导通时间。示例性的，该实施例中，可以将采样保持单元和采样单元配置为计时器或计数器，以分别在第一开关管q1导通时和第二开关管q2第一次导通时开始计时，而在第一开关管q1关断时和第二开关管q2第一次关断时停止计时。
113.进一步的，在该实施例中，经比较单元比较后，若第一采样信号(记为ton_q1)小于第二采样信号(记为ton_q2)与k3的乘积，即ton_q1《k3*ton_q2时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2导通两次；而若第一采样信号ton_q1大于或等于第二采样信号ton_q2与k3的乘积，即ton_q1≥k3*ton_q2时，比较单元会触发第一控制单元110在当前开关周期内控制第二开关管q2仅导通一次。其中，k3的取值范围为0.5至5，优选地，所述k3的取值范围为0.8至2。
114.需要说明的是，前述各实施例中均为采用采样保持单元和采样单元来分别对第一采样信号和第二采样信号进行采样。但是本公开中还可以仅在第一控制单元110中一个采样单元，并将其配置为在第一开关管q1导通期间由该采样单元对第一预定参数进行采样，在第一开关管q1关断后将其采样结果传输至寄存器或缓存器中进行缓存，在第二开关管q2的第一次导通期间，同样由该采样单元对第二预定参数进行采样，之后，仅需将缓存的信号
和在第二开关管q2的第一次导通期间采样的信号同时输送至比较单元中进行比较即可。如此，可以节省资源，降低生产成本。
115.本公开中，通过在dcm模式下对不对称半桥反激变换设定一定的判断条件，能够避免在负载较轻且输入电压较低和输出电压较高的应用中额外再开通一次第二开关管对系统效率的恶化影响，使得不对称半桥反激变换器在不同的应用条件下实现零电压开通时，均能够有更优的工作效率。
116.进一步地，本公开中，第二控制单元120被配置为提供控制第一开关管q1开通和/或关断的驱动信号vgs_q1。例如，第二控制单元120被配置为在每个开关周期内采样辅助绕组na两端的电压vaux，并在辅助绕组na两端的电压vaux从高到低的过零时刻开始延迟第三时间td后生成控制第一开关管q1开通的开通信号，即高电平状态的驱动信号vgs_q1。其中，第三时间td等于不对称半桥反激变换器的谐振周期时间乘以x，其中，x包括但不限定于1/5、9/40、1/4、7/24、1/3中的一个，同时，x还可以是在1/5至1/3范围内的任一实数值，优选为1/4。
117.控制器100还包括自适应调整单元130。该自适应调整单元130被配置为在不对称半桥反激变换器的特定开关周期的下一开关周期内根据第二开关管q2的开通情况自适应的调整第一时间的大小。其中，第二开关管q2在每个特定开关周期内均导通两次。
118.示例性的，基于前述检测方法，若判定在不对称半桥反激变换器开启后的某些特定开关周期(如第10个开关周期和第13个开关周期)内需要控制第二开关管q2开通两次，而在第11个开关周期和第12个开关周期内仅需控制第二开关管q2开通一次，那么当在第10个开关周期内控制第二开关管q2开通两次后，自适应调整单元130会判断第10个开关周期的下一个开关周期即第11个开关周期内第一开关管q1的开通情况(即是否为零电压开通)，当检测到第11个开关周期内第一开关管q1为硬开通时，自适应调整单元可生成第一调整信号以在第13个开关周期内将第二开关管q2的第二次导通时间增大第二步进时长(即将第一时间增大第二步进时长)；当检测到第11个开关周期内第一开关管q1为零电压开通时，自适应调整单元可生成第二调整信号以在第13个开关周期内将第二开关管q2的第二次导通时间减小第一步进时长(即将第一时间减小第一步进时长)。如此，可以实现对第一开关管q1的零电压开通的自适应调节，使得不对称半桥反激变换器的零电压开通更接近理想状态。其中，自适应调整单元130判断某一开关周期内第一开关管q1是否为零电压开通的判断方法和所需的电路结构可参考现有技术进行理解，此处不做详述。
119.可选的，第一步进时长和第二步进时长可以相同也可以不相同，本发明对此不做限定。
120.进一步地，本公开中可配置控制器100根据不对称半桥反激变换器的负载的大小来判断不对称半桥反激变换器的所处模式，例如，当控制器100检测到负载大于或等于第一阈值时，可判定此时的不对称半桥反激变换器工作于bcm模式(临界模式)；当检测到负载小于或等于第二阈值时，可判定此时的不对称半桥反激变换器工作于dcm模式；当检测到负载大于第二阈值且小于第一阈值时，可判定此时的不对称半桥反激变换器工作于bur模式。其中，bur模式为在bcm模式和dcm模式之间增加的一个打嗝模式，目的是为了尽可能的降低需要第二开关管q2第二次开通时对系统效率的影响(因为第二开关管q2的第二次开通也是硬开通，会影响系统效率)。当然，本公开的其它实施例中，还可以配置控制器100采用其它的
判断方法判断不对称半桥反激变换器的所处模式，此处不再一一赘述。
121.具体的，在bcm模式下，可配置第一控制单元110控制第二开关管q2延迟第二时间后关断；在dcm模式下，可配置第一控制单元110按照前述各实施例所描述的方法控制第二开关管q2，此处不再赘述。而在bur模式下，可配置第一控制单元110以n个开关周期(每n个开关周期均包括n-1个bcm周期和1个dcm周期)作为一个bur周期进行循环，其中，在每n个开关周期的前n-1个开关周期内控制第二开关管q2延迟第二时间后关断，而在每n个开关周期的第n个开关周期内按照前述各实施例所描述的方法控制第二开关管q2。如此，通过降低每n个开关周期内出现的第二开关管q2的第二次开通的次数，能够达到优化系统效率的目的。其中，n为大于1的整数。
122.参考图6，图6示出根据本公开实施例提供的不对称半桥反激变换器的控制方法的流程图，该控制方法可用于前述图3至图5中所描述的不对称半桥反激变换器中。
123.如图6所示，本公开中，反激变换器的控制方法包括执行步骤s01至步骤s05。
124.具体的，在步骤s01中，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的第一预定参数，获得第一采样信号。
125.在步骤s02中，于第二开关管的第一次导通期间采样不对称半桥反激变换器的第二预定参数，获得第二采样信号。
126.在一些实施例中，第一预定参数和第二预定参数均为变压器tr中任一绕组两端的电压，其中，优选为辅助绕组na两端的电压。此时，第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号和第二采样信号的比较结果为对第一采样信号的绝对值与第二采样信号的绝对值的比较运算结果。示例性的，以预定参数为辅助绕组na两端的电压为例，进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的第一预定参数即为在第一开关管q1的导通期间(如图5中的t0-t1时间段内)利用第一控制单元100中的采样保持单元对辅助绕组na两端的电压进行采样保持。以及，于第二开关管的第一次导通期间采样不对称半桥反激变换器的第二预定参数即为在第二开关管q2的第一次导通期间(如图5中的t2-t3时间段内)利用第一控制单元100中的采样单元对辅助绕组na两端的电压进行采样。
127.在另一些实施例中，第一预定参数和第二预定参数均为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚vs的电流。此时，第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号和第二采样信号的比较结果为对第一采样信号的绝对值与第二采样信号的绝对值的比较运算结果。进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的第一预定参数即为在第一开关管q1的导通期间(如图5中的t0-t1时间段内)利用第一控制单元100中的采样保持单元对流进控制器100的电压检测管脚vs的电流进行采样保持。以及，于第二开关管的第一次导通期间采样不对称半桥反激变换器的第二预定参数即为在第二开关管q2的第一次导通期间(如图5中的t2-t3时间段内)利用第一控制单元100中的采样单元对流出控制器100的电压检测管脚vs的电流进行采样。
128.在又一些实施例中，第一预定参数为第一开关管q1的导通时间，进而，于第一开关管导通期间采样不对称半桥反激变换器的第一预定参数即为在第一开关管q1的导通时刻(如图5中的t0时刻)开始计时，并在第一开关管q1的关断时刻(如图5中的t1时刻)停止计时，并将计时结果进行缓存。
129.第二预定参数为第二开关管q2的第一次导通时间，进而，于第二开关管的第一次
导通期间采样不对称半桥反激变换器的第二预定参数即为在第二开关管q2的第一次导通时刻(如图5中的t2时刻)开始计时，并在第二开关管q1的第一次关断时刻(如图5中的t3时刻)停止计时。
130.在步骤s03中，比较第一采样信号和第二采样信号的大小。其中，在比较结果满足要求的情况下执行步骤s04，在比较结果不满足要求的情况下执行步骤s05。
131.具体的，当第一预定参数和第二预定参数均为辅助绕组na两端的电压时，由第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号的绝对值vaux1和第二采样信号的绝对值vaux2进行比较，并在比较结果为第一采样信号的绝对值vaux1大于第二采样信号的绝对值vaux2与k1的乘积，或者若第一采样信号的绝对值vaux1和第二采样信号的绝对值vaux2的差值大于a时触发执行步骤s04，而在比较结果为第一采样信号的绝对值vaux1小于等于第二采样信号的绝对值vaux2与k1的乘积，或者若第一采样信号的绝对值vaux1和第二采样信号的绝对值vaux2的差值小于等于a时触发执行步骤s05，其中，k1的取值范围为0.5至5，a的取值范围为大于零。
132.当第一预定参数和第二预定参数均为流经不对称半桥反激变换器的控制器100的电压检测管脚vs的电流时，由第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号的绝对值is1和第二采样信号的绝对值is2的大小进行比较，并在比较结果为第一采样信号的绝对值is1大于第二采样信号的绝对值is2与k2的乘积时触发执行步骤s04，而在比较结果为第一采样信号的绝对值is1小于等于第二采样信号的绝对值is2与k2的乘积时触发执行步骤s05，其中，k2的取值范围为0.5至5，优选地，所述k2的取值范围为0.8至2。
133.当第一预定参数为第一开关管q1的导通时间，且第二预定参数为第二开关管q2的第一次导通时间时，由第一控制单元110中的比较单元对第一采样信号ton_q1和第二采样信号ton_q2的大小进行比较，并在比较结果为第一采样信号ton_q1小于第二采样信号ton_q2与k3的乘积时触发执行步骤s04，而在比较结果为第一采样信号ton_q1大于等于第二采样信号ton_q2与k3的乘积时触发执行步骤s05，其中，k3的取值范围为0.5至5。
134.可以理解的是，k1、k2和k3可以相同也可以不相同。
135.在步骤s04中，控制第二开关管额外开通第一时间。
136.在第二开关管q2第一次关断后，可以间隔一段时间后再次提供高电平的第一驱动信号vgs_q2至第二开关管q2的栅极，以控制第二开关管q2额外的进行第二次导通，且第二次导通时间可设置为第一时间，使得第二开关管q2在当前开关周期内开通两次。具体方法可参考前述对图5的描述，此处不再赘述。
137.进一步地，在步骤s04之后，控制方法还包括：在下一开关周期内判断第一开关管是否为零电压开通，若是，则将第一时间减小第一步进时长，反之，则将第一时间增大第二步进时长。具体可参考前述对自适应调整单元130的描述，此处不再赘述。
138.在步骤s05中，控制第二开关管在当前开关周期内导通一次。
139.在第二开关管q2第一次关断后，触发不对称半桥反激变换器中的计时电路于辅助绕组na上的电压vaux下降到零的过零检测时刻(zcd)处开始计时，并在计时时长达到预设的第三时间td对应的时长时触发第二控制单元120输出具有高电平的第二驱动信号vgs_q1，控制第一开关管q1导通，使得第二开关管q2在当前开关周期内仅开通一次。
140.进一步地，本公开还提供了另一种不对称半桥反激变换器的控制方法，该控制方
法同样可用于前述图3至图5中所描述的不对称半桥反激变换器中。该控制方法包括：于第二开关管的第一次导通期间采样不对称半桥反激变换器的输出电压信息，获得第一采样信号；比较第一采样信号和电压阈值的大小，并在比较结果满足要求的情况下控制第二开关管再次开通第一时间，反之，控制所述第二开关管在当前开关周期内导通一次。
141.本实施例中，获得第一采样信号的方式包括：于第二开关管的第一次导通期间采样变压器中任一绕组两端的电压来获得该第一采样信号。所述第一采样信号与所述不对称半桥反激变换器的输出电压成一定比例关系，其表征了输出电压的信息。
142.进一步的，该实施例中，不对称半桥反激变换器工作于断续模式。且具体当第一采样信号大于电压阈值时，则控制第二开关管再次开通第一时间，反之，控制第二开关管在当前开关周期内导通一次。这里，电压阈值设置为一定的合适值，如输出电压波动范围在10-20v之间时，电压阈值可设置为16v，如此，可最大程度提高效率。
143.进一步地，本公开还提供了又一种不对称半桥反激变换器的控制方法，该控制方法同样可用于前述图3至图5中所描述的不对称半桥反激变换器中。该控制方法包括：基于不对称半桥反激变换器的负载大小判断不对称半桥反激变换器的工作模式；在判定不对称半桥反激变换器的工作模式为临界模式的情况下，控制第二开关管延迟第二时间后关断；在判定不对称半桥反激变换器的工作模式为断续模式的情况下，按照如图6中所描述的控制方法控制第二开关管；在判定不对称半桥反激变换器的工作模式为打嗝模式的情况下，于每n个开关周期中的前n-1个开关周期内控制第二开关管延迟第二时间后关断，于每n个开关周期中的第n个开关周期内按照如图6中所描述的控制方法控制第二开关管，其中，n为大于1的整数。
144.示例性的，在负载大于或等于第一阈值的情况下，可判定不对称半桥反激变换器的工作模式为临界模式，在负载小于或等于第二阈值的情况下，可判定不对称半桥反激变换器的工作模式为断续模式，在负载大于第二阈值且小于第一阈值的情况下，可判定不对称半桥反激变换器的工作模式为打嗝模式。
145.综上，本公开技术方案可以通过设置一定的判断条件以确定dcm模式下的不对称半桥反激变换器是否需要在一个开关周期内开通两次第二开关管，从而能够使得不对称半桥反激变换器在不同的应用条件下均有更优的工作效率。同时，也能够有效的改善音频噪音的问题。
146.另一方面，在bcm模式(临界模式)和dcm模式之间设置打嗝模式，能够降低每n个开关周期内出现的第二开关管的第二次开通的次数，进一步优化了系统效率。
147.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。