非对称半桥电源供应器的控制方法与流程

本公开涉及电子，尤其是一种非对称半桥电源供应器的控制方法。

背景技术：

1、电源用来将输入电压转换成一个或是多个输出电压，该输出电压作为电子产品的输入电压。随着携带性电子产品的广泛运用，电源也随着被要求具有大功率、高效率、小体积。

2、一种类型的电源是具有变压器的非对称半桥（asymmetric half-bridge，ahb）电源，构架简单，且可以提供大于100w的功率。这种电源在变压器的一次侧（primary side）有以半桥构架配置的上下臂开关（high-side and low-side switches），而针对上臂开关和下臂开关提供不同脉冲宽度调制（pulse width modulation，pwm）信号，所以称为非对称。ahb电源中的变压器在一次侧也连接了一个震荡电容来形成谐振电路（resonancecircuit）。

3、在ahb电源所供电的负载为重载时，在一开关周期中，上臂开关和下臂开关大致为互补。谐振电路经历充放电并且谐振，可以使得上下臂达到低切换损失（low switchingloss）的零电压切换（zero voltage switching，zvs），有优越的转换效率。

4、ahb电源供应器在所供电的负载为中载或轻载时，一种降低开关损失的方法是增加开关周期，也就是降低开关频率。只是，当ahb电源供应器的开关周期增长时，要维持上下臂开关有zvs，就成为一种技术上的挑战。

5、公开号为cn111010036a的专利申请教导了一种技术。在负载为轻载时，在一个非连续导通模式（discontinuous conduction mode，dcm）的开关周期中，ahb电源供应器下臂开关只开启（呈现导通状态一段时间）一次，而上臂开关开启两次（一次在下臂开关开启后，另一次在下一开关周期中的下臂开关开启前）。

6、公开号为cn104779806a的专利申请教导了另一种技巧。在一个开关周期中，ahb电源供应器的下臂开关只开启一次，而上臂开关也只开启一次。在负载为重载时，上臂开关开启大约紧接在下臂开关关闭之后，上下开关大致互补；在负载为轻载时，开关周期变长，即，在下臂开关关闭后，上臂开关并没有马上开启，而是等到在这一个开关周期即将结束时才开启。换言之，上臂开关大约开启在下一开关周期开始前。

技术实现思路

1、根据本公开实施例的一方面，提供一种用于非对称半桥电源供应器的控制方法，其中，所述非对称半桥电源供应器包含有架构成半桥的第一臂开关以及第二臂开关，所述第一臂开关与所述第二臂开关用于控制谐振电路，所述第一臂开关与所述第二臂开关由控制器控制，所述谐振电路包含有变压器以及震荡电容，所述控制方法包括：提供丛集模式，在所述丛集模式下，所述控制器产生第一组开关操作期间与第二组开关操作期间，所述第一组开关操作期间与所述第二组开关操作期间分别包含至少一个开关周期，在每个开关周期内所述第一臂开关与所述第二臂开关都只开启一次，自所述第一组开关操作期间结束起，所述控制器使所述第一臂开关与所述第二臂开关都持续关闭一忽略时间，直到所述第二组开关操作期间开始；侦测所述第一臂开关于第一开关周期开启时是否实现零电压切换zvs；以及依据所述第一臂开关在所述第一开关周期开启时是否实现zvs，调整所述第二臂开关于所述第一开关周期内开启的第二开启时间，以协助所述第一臂开关于在所述第一开关周期之后的第二开关周期开启时实现zvs。

2、本公开实施例中，控制器可以控制构成半桥的第一臂开关和第二臂开关，并且提供丛集模式。在该丛集模式下，该控制器产生至少一个或连续数个开关周期，每个开关周期内上臂开关与下臂开关都只开启一次。在该数个开关周期之后且在其他开关周期开始之前，该控制器可以使第一臂开关和第二臂开关均持续关闭一忽略时间，从而在负载从重载变为中载时或从中载变为轻载时可以有效地减少传输到二次侧的能量。并且，在该丛集模式下的每个开关周期，该控制器可以侦测该第一臂开关是否实现zvs，来调整该第二臂开关的开启时间，以使得在下个开关周期开始时，该第一臂开关可以实现zvs，从而可以减少开关损失，提高转换效率。

3、下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种用于非对称半桥电源供应器的控制方法，其中，所述非对称半桥电源供应器包含有架构成半桥的第一臂开关以及第二臂开关，所述第一臂开关与所述第二臂开关用于控制谐振电路，所述第一臂开关与所述第二臂开关由控制器控制，所述谐振电路包含有变压器以及震荡电容，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一开关周期与所述第二开关周期是属于所述第一组开关操作期间内的两个连续的开关周期；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述丛集模式下的每个开关周期内，所述控制器依据补偿信号决定所述第一臂开关的第一开启时间，所述补偿信号受控于所述非对称半桥电源供应器的输出电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述丛集模式下，所述控制器依据补偿信号决定目标数，且计数所述第一组开关操作期间内的开关周期的数目，且当所述数目等于所述目标数时，开始所述忽略时间，所述补偿信号受控于所述非对称半桥电源供应器的输出电压，所述目标数大于等于2。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述输出电压增加时，所述补偿信号对应下降，且所述目标数对应减少。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述丛集模式下，所述控制器依据补偿信号决定所述忽略时间的长度，所述补偿信号受控于所述非对称半桥电源供应器的输出电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述输出电压增加时，所述补偿信号对应下降，且所述忽略时间的所述长度对应增加。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

10.根据权利要求8所述的方法，还包括：

11.根据权利要求8所述的方法，还包括：

12.根据权利要求1所述的方法，其中，每个开关操作期间包含使变压器激磁的预磁脉冲，所述预磁脉冲在所述至少一个开关周期开始之前。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

14.根据权利要求1所述的方法，还包括：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

16.根据权利要求1所述的方法，还包括：

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

18.根据权利要求1所述的方法，还包括：

技术总结
本公开提供了一种非对称半桥电源供应器的控制方法，涉及电子技术领域，该电源供应器包含有构成半桥、用于控制谐振电路且被控制器控制的第一臂开关和第二臂开关，控制方法包括：提供丛集模式，于丛集模式下，控制器产生两组开关操作期间，第一组与第二组开关操作期间分别包含至少一个开关周期，每个开关周期内第一臂开关与第二臂开关只开启一次，自第一组开关操作期间结束起，控制器使第一臂开关与第二臂开关都持续关闭忽略时间，直到第二组开关操作期间开始。根据第一臂开关在第一开关周期开启时是否实现ZVS，调整第二臂开关于第一开关周期内开启的第二开启时间。如此，可以有效地减少传输到二次侧的能量以及减少开关损失。

技术研发人员：沈逸伦,黄于芸
受保护的技术使用者：艾科微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15