一种优化开关电源热损耗的控制方法及开关电源与流程

本发明涉及开关电源，特别是一种优化开关电源热损耗的控制方法及开关电源。

背景技术：

1、在增益曲线单调的开关电源拓扑中，可能会出现满载时开关器件软开关，但在非满载条件下会工作在硬开关下，导致开关器件损耗超标。如图1电路拓扑，工作方式为通过移动相位来调整增益，电压增益和原边开关器件和副边开关器件之间的相位差和开关频率相关，在预定开关频率下低压输出20％～50％载时，和高压输出30％～40％负载时开关器件的热损耗非常严重，此问题无法通过降额等其他手段解决。

技术实现思路

1、针对现有技术中，在非满载条件下工作在硬开关，导致开关器件损耗超标，开关器件发热异常的问题，本发明提出了一种优化开关电源热损耗的控制方法及开关电源。

2、本发明的技术方案为，提出了一种优化开关电源热损耗的控制方法，其中，所述开关电源包括用于调节输出功率的转换电路，所述转换电路包括原边电路、共用同一输出端的第一副边电路和第二副边电路、以及可用于控制所述转换电路中各开关管通断状态的控制器，所述控制方法包括：

3、检测所述第一副边电路的输出电压和输出电流；

4、将所述输出电压与输出电压范围进行比较，判断所述转换电路中的开关管是否处于温升异常状态，其中，在所述温升异常状态下所述转换电路中的开关管工作于高损耗区间；

5、若是，则调节所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管的开关频率，以抑制所述转换电路中的开关管的发热。

6、进一步，在调节所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管的开关频率之前，还包括：

7、调节所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管的开关频率，确定所述转换电路中的开关管处于所述温升异常状态时的输出电压范围；

8、在所述输出电压范围内，获取所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管处于不同开关频率下，所述输出电流与所述转换电路中的开关管的温度之间的第一对应关系；

9、从所述第一对应关系中获取所述第一副边电路的输出电流与所述第一副边电路中的开关管的开关频率之间的第二对应关系，并将所述第二对应关系存储在所述控制器中。

10、进一步，所述调节所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管的开关频率，以抑制所述转换电路中的开关管的发热，包括：

11、根据所述转换电路中的开关管处于温升异常状态下的输出电压，确定所述第一副边电路中的开关管所处的第一相位点，并获取所述第一副边电路当前的输出电流；

12、根据所述第二对应关系提高所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率，使所述第一副边电路中的开关管处于所述第一相位点时，所述第一副边电路的输出电流低于阈值电流，所述阈值电流为使所述转换电路中的开关管工作于低损耗区间的电流。

13、进一步，所述调节所述原边电路与所述第一副边电路中的开关管的开关频率，以抑制所述转换电路中的开关管的发热，包括：

14、根据所述转换电路中的开关管处于温升异常状态下的输出电压，确定所述第一副边电路中的开关管所处的第二相位点，并获取所述第一副边电路当前的输出电流；

15、根据所述第二对应关系调节所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率，使所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管避开所述第二相位点工作。

16、进一步，在根据所述第二对应关系调节所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率，所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管避开所述第二相位点工作之后，所述控制方法还包括：

17、获取所述转换电路中的开关管处于所述温升异常状态之前，所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率；

18、控制所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率为处于所述温升异常状态之前所述原边电路和所述第一副边电路中的开关管的开关频率。

19、进一步，所述将所述输出电压与输出电压范围进行比较，判断所述转换电路中的开关管是否处于温升异常状态，包括：

20、判断所述第一副边电路的输出电压是否处于所述输出电压范围；

21、若是，则判定所述转换电路中的开关管处于所述温升异常状态。

22、本发明还提出了一种应用于上述控制方法的开关电源，其包括用于调节输出功率的转换电路，所述转换电路包括：原边电路、第一副边电路、第二副边电路、连接所述原边电路与所述第一副边电路的第一变压器、以及连接所述原边电路与所述第二副边电路的第二变压器；

23、所述第一副边电路与所述第二副边电路的共用同一输出端，且所述转换电路通过调节所述原边电路与所述第一副边电路之间的相位差调节电压增益。

24、进一步，所述原边电路包括：开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、电感lr1、电感lr2、开关k；

25、所述开关管q1、所述开关管q2、所述开关管q3、所述开关管q4组成第一桥式电路，所述开关管q1与所述开关管q3组成所述第一桥式电路的第一桥臂，所述开关管q2与所述开关管q4组成所述第一桥式电路的第二桥臂，所述电感lr1一端连接到所述第一桥臂的中点，所述电感lr1的另一端连接到所述第一变压器的原边绕组的第一端，所述第一变压器的原边绕组的第二端连接到所述第二变压器的原边绕组的第一端，所述电感lr2一端连接到所述第二桥臂的中点，所述电感lr2的另一端连接到所述第二变压器的原边绕组的第二端，所述开关k并联在所述第二变压器的原边绕组的两端。

26、进一步，所述第一副边电路包括：开关管q5、开关管q6、开关管q7、开关管q8、电容c1、电容c2；

27、所述开关管q5、所述开关管q6、所述开关管q7、所述开关管q8组成第二桥式电路，所述开关管q5与所述开关管q7组成所述第二桥式电路的第三桥臂，所述开关管q6与所述开关管q8组成所述第二桥式电路的第四桥臂，所述电容c1一端连接到所述第三桥臂的中点，所述电容c1的另一端连接到所述第一变压器的副边绕组的第一端，所述第一变压器的副边绕组的第二端连接到所述第四桥臂的中点，所述第二桥式电路的输出端作为所述转换电路的输出端，所述电容c2连接在所述第二桥式电路的输出端的两端。

28、进一步，所述第二副边电路包括：二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c3；

29、所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3、所述二极管d4组成第三桥式电路，所述二极管d1与所述二极管d3组成所述第三桥式电路的第第五桥臂，所述二极管d2与所述二极管d4组成所述第三桥式电路的第六桥臂，所述第二变压器的副边绕组的第一端连接到所述第五桥臂的中点，所述第二变压器的副边绕组的第二端连接到所述第六桥臂的中点，所述第三桥式电路的输出端连接到所述第二桥式电路的输出端，并一同作为所述转换电路的输出端，所述电容c3连接在所述第三桥式电路的输出端的两端。

30、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

31、本发明通过改变开关器件的开关频率，可以在不大改变转换电路电路拓扑且不增加成本的情况下，避免开关器件处于温升异常状态。