控制装置、电源供应装置及电源转换器的控制方法与流程

本发明涉及一种隔离式电源转换器设计，特别是关于一种控制装置、电源供应装置及电源转换器的控制方法。

背景技术：

1、用于电子产品中的电源供应器通常需要在电源的输入和输出之间进行电气隔离；前述的电气隔离通常使用变压器实现，并常见于开关式电源供应器中。变压器的初级绕组耦接于一或多个开关，开关式电源供应器通过控制施加到这些开关上的脉波以调整输出电力。更具体地，当输出电力需要增加时，可延长脉波的导通时间；相反地，当输出电力需要减少时，可缩短脉波的导通时间。

2、上文的“现有技术”仅提供背景信息，并非用于承认上文的“现有技术”所揭示的主题构成本揭露的现有技术，且上文的“现有技术”中的任何部分皆非用于承认本申请的任何部分(包含上文的“现有技术”)构成本揭露的现有技术。

技术实现思路

1、本揭露提供一种控制装置。控制装置应用于包括变压器的电源转换器中，变压器具有初级绕组及次级绕组。控制装置包括初级控制器、次级控制器及电压侦测器。初级控制器经配置以产生脉冲宽度调变(pwm)信号。pwm信号为周期信号，且pwm信号的每个周期具有截止期间及导通期间。于截止期间内，pwm信号具有第一电平；于导通期间内，pwm信号具有第二电平。电源供应器可操作以在导通期间内将电能从初级绕组传递到次级绕组。次级控制器经配置以监测电源转换器的输出电压，并根据阈值电压和输出电压将预设电压施加到次级绕组。电压侦测器耦接初级绕组并响应于预设电压的施加而驱动初级控制器调整pwm信号的周期。

2、本揭露提供一种电源供应装置。电源供应装置包括变压器、初级开关、整流器及控制装置。变压器包括初级绕组及次级绕组；初级开关耦接于初级绕组，整流器耦接于次级绕组并生成输出电压。控制装置包括初级控制器、次级控制器及电压侦测器；初级控制器耦接于初级开关并经配置以产生pwm信号；pwm信号为周期信号，且pwm信号的每个周期具有截止期间及导通期间。于截止期间内，pwm信号具有第一电平；于导通期间内，pwm信号具有第二电平。电源供应装置可操作以在导通期间内将电能从初级绕组传递到次级绕组。耦接于次级绕组和整流器的次级控制器经配置以监测电源转换器的输出电压，并根据阈值电压和输出电压将预设电压施加到次级绕组。电压侦测器耦接初级绕组并响应于预设电压的施加而驱动初级控制器调整pwm信号的周期。

3、本揭露提供一种电源供应装置的控制方法，所述的电源供应装置包括变压器；变压器具有初级绕组和次级绕组。控制方法包括提供pwm信号的步骤；pwm信号为周期信号，且pwm信号的每个周期具有截止期间及导通期间。电源供应装置可操作以在pwm信号的导通期间内将电能从初级绕组传送到次级绕组。控制方法还包括以下步骤:监测电源供应装置的输出电压；根据输出电压和阈值电压将预设电压施加到次级绕组以在初级绕组引起电压变动；以及响应于电压变动调整pwm信号的周期。

4、通过前述的控制装置，本揭露的电源转换器能够只以一对变压器绕组实现信号和电气的隔离。其优点之一是小型化的隔离解决方案，可缩减尺寸并简化电源设计的电路复杂性。

技术特征：

1.一种控制装置，其特征在于，应用于电源转换器，所述电源转换器包括变压器，所述变压器具有初级绕组及次级绕组，所述控制装置包括：

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，当所述次级绕组在所述脉冲宽度调变信号的所述截止期间被施加所述预设电压时，触发所述初级控制器结束所述脉冲宽度调变信号的周期。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，施加在所述次级绕组的所述预设电压在所述初级绕组引起电压变动，所述电压侦测器在感测到所述电压变动时提供触发信号予所述初级控制器，以触发所述初级控制器结束所述脉冲宽度调变信号的周期。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，当所述初级控制器接收到所述触发信号时，所述脉冲宽度调变信号从所述第一电平变为所述第二电平。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，还包括栅极驱动器，接收所述脉冲宽度调变信号并产生栅极信号，所述栅极信号用于在所述脉冲宽度调变信号的所述导通期间控制所述电源转换器的初级开关于导通状态和截止状态之间交替地切换，其中所述电源转换器的所述初级开关耦接于所述初级绕组。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述栅极信号的频率高于所述脉冲宽度调变信号的频率。

7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述次级控制器包括:

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，在所述反馈电压小于或等于所述参考电压时，所述操作单元使所述驱动信号生效，所述的一对次级开关于所述驱动信号生效时导通，以将所述次级绕组接地。

9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述电压采样单元包括第一电阻器及第二电阻器，所述第一电阻器和所述第二电阻器串联连接，所述反馈电压为跨所述第二电阻器两端的电压。

10.一种电源供应装置，其特征在于，包括:

11.根据权利要求10所述的电源供应装置，其特征在于，当该次级绕组在所述脉冲宽度调变信号的截止期间被施加所述预设电压时，触发该初级控制器结束所述脉冲宽度调变信号的周期。

12.根据权利要求10所述的电源供应装置，其特征在于，施加于所述次级绕组的所述预设电压在所述初级绕组引起电压变动，所述电压侦测器于感测到所述电压变动时发出触发信号予所述初级控制器，使所述初级控制器结束所述脉冲宽度调变信号的周期。

13.根据权利要求12所述的电源供应装置，其特征在于，当所述初级控制器接收到所述触发信号时，所述脉冲宽度调变信号从所述第一电平变为所述第二电平。

14.根据权利要求10所述的电源供应装置，其特征在于，所述控制装置更进一步包括栅极驱动器，接收所述脉冲宽度调变信号并产生栅极信号，所述栅极信号用于在所述脉冲宽度调变信号的所述导通期间内控制所述初级开关在导通状态和截止状态之间交替地切换。

15.根据权利要求13所述的电源供应装置，其特征在于，所述次级控制器包括:

16.根据权利要求15所述的电源供应装置，其特征在于，当所述反馈电压小于或等于所述参考电压时，所述操作单元使所述驱动信号生效，所述的一对次级开关于所述驱动信号生效时导通，以将所述次级绕组接地。

17.一种控制方法，用于电源供应装置，所述电源供应装置包括变压器，所述变压器具有初级绕组及次级绕组，其特征在于，所述控制方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述调整步骤包括：

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，施加所述预设电压的步骤包括：

技术总结
本申请提供控制装置、电源供应装置及电源转换器的控制方法。应用于电源转换器中的控制装置包括初级控制器、次级控制器以及电压侦测器；电源转换器包括变压器，变压器具有初级绕组和次级绕组。初级控制器经配置以产生具有截止期间及导通期间的脉冲宽度调变信号，电源供应器可操作以在脉冲宽度调变信号的导通期间内将电能从初级绕组传送到次级绕组。次级控制器监测电源转换器的输出电压，并根据阈值电压和输出电压将预设电压施加到次级绕组。电压侦测器耦接初级绕组并响应于预设电压的施加而驱动初级控制器调整脉冲宽度调变信号的周期。

技术研发人员：王伟庭,于岳平
受保护的技术使用者：英属维京群岛商烁星有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16