反激变换电路及其控制方法、控制芯片与流程

【】本发明涉及开关电路控制领域，尤其涉及一种反激变换电路及其控制方法、控制芯片。

背景技术

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背景技术：

1、随着消费电子的应用发展，人们对于设备充电的要求不断提高，usb充电标准也在为此不断更新。最新的usb pd3.1增加了扩展功率范围(extended power range，简称epr)，最大功率由100w扩展到240w。pd3.1为支持更高功率的设备提供了更灵活的充电方案，例如游戏本、显示器、打印机、甚至是电动车等。

2、目前主流的便携式充电设备采用的电路拓扑主要以反激变换器为主。其拓扑结构简单，成本低，能实现原副边的电气隔离，提供好的电气和安全性能。但是，反激变换器的变压器体积较大，电源效率较低，难以满足人们对高效率，小型化充电设备的要求。llc谐振变换器能实现zvs(zero voltage switch，零电压开关)，具有更高的功率密度和效率，但是在如pd这种宽输出电压范围的场景中，效率无法始终保持最优。输出电压改变，效率会有所下降。并且，相比于反激变换器，成本有较大的提升。

3、常见的反激变换电路包括ahb反激变换电路(不对称半桥反激变换电路)、acf反激变换电路(有源钳位反激变换电路)、zvs反激变换电路(具有零电压开关功能的反激变换电路)，如何对反激变换电路进行控制，实现更高的效率是需要解决的技术问题。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种反激变换电路及其控制方法、控制芯片，以实现储能管的zvs功能，提高电路效率。

2、为解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：

3、一种反激变换电路的控制方法，该电路包括储能管、续流管和励磁电感，所述控制方法包括以下步骤：

4、获取第一电压；所述第一电压为所述储能管导通时，所述励磁电感上的电压；

5、获取第一导通时长；所述第一导通时长为所述储能管的导通时长；

6、根据所述第一电压和第一导通时长计算所述励磁电感的第一伏秒积；

7、对所述第一伏秒积进行补偿得到补偿伏秒积，所述补偿伏秒积大于所述第一伏秒积；

8、获取第二电压；所述第二电压为所述储能管关断时，所述励磁电感上的电压；

9、根据所述补偿伏秒积、第二电压计算第二导通时长，所述第二导通时长为所述续流管的导通时长。

10、该控制方法通过对储能管导通时，励磁电感的第一伏秒积进行补偿得到补偿伏秒积，再根据补偿伏秒积计算续流管的导通时间，进而使得储能管能够实现zvs控制，从而提高电路效率。

11、一种反激变换电路的控制芯片，该电路包括储能管、续流管、励磁电感和辅助绕组；所述控制芯片至少包括辅助绕组引脚、电压获取模块、补偿模块、计时模块和pwm逻辑模块；

12、所述辅助绕组引脚能够与所述辅助绕组一端电连接，至少用于获取辅助绕组电压；

13、所述电压获取模块与所述辅助绕组引脚电连接，至少用于根据所述辅助绕组电压获取第一电压和第二电压；所述第一电压为所述储能管导通时，所述励磁电感上的电压；所述第二电压为所述储能管关断时，所述励磁电感上的电压；

14、所述补偿模块用于对第一伏秒积进行补偿得到补偿伏秒积；所述第一伏秒积为第一导通时长和所述第一电压的乘积；所述补偿伏秒积大于所述第一伏秒积；

15、所述计时模块用于获取所述第一导通时长，并且用于根据所述补偿伏秒积和所述第二电压获取所述续流管的第二导通时长；所述第一导通时长为所述储能管的导通时长；所述第二导通时长为所述续流管的导通时长；

16、所述pwm逻辑模块与所述计时模块电连接，用于至少根据所述第二导通时长生成控制所述续流管工作的pwm信号。

17、该控制芯片能够实现上述控制方法，进而使得储能管能够实现zvs控制，从而提高电路效率。

18、一种反激变换电路，包括反激变换电路的主拓扑单元、副边单元和上述控制芯片；所述反激变换电路的主拓扑单元包括储能管、续流管、变压器、漏感、励磁电感、谐振电容和辅助绕组；所述控制芯片至少与所述辅助绕组、储能管和续流管电连接。

19、该反激变换电路在上述控制芯片的控制下，能够通过对续流管导通时长进行控制，从而实现储能管的zvs控制，有利于提高电路效率。

技术特征：

1.一种反激变换电路的控制方法，其特征在于，包括储能管、续流管和励磁电感，所述控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述补偿伏秒积和第二导通时长通过以下公式进行补偿和计算得到：

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，若所述反激变换电路的输入电压和/或输出电压范围在预设范围内，则所述补偿系数不变；

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述补偿系数至少通过以下步骤获取：

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制下一个开关周期的补偿系数比本周期的补偿系数小包括步骤：在本次开关周期的补偿系数基础上减少步长得到所述下一个开关周期的补偿系数；

6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，当所述控制方法适用于不对称半桥反激变换电路，所述判断所述储能管是否实现zvs包括以下步骤：

7.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，当所述控制方法适用于不对称半桥反激变换电路，所述判断所述储能管是否实现zvs包括以下步骤：

8.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，所述反激变换电路包括辅助绕组，所述判断所述储能管是否实现zvs包括以下步骤：

9.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，所述反激变换电路包括辅助绕组，所述判断所述储能管是否实现zvs包括以下步骤：

10.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，当所述反激变换电路工作与dcm模式时，所述第二导通时长包括能量传递时长和zvs时长；所述能量传递时长为v1*t1/v2；所述zvs时长为(k-1)*v1*t1/v2，当所述zvs时长的计时起点由所述dcm谷底数或者所述反激变换电路的开关频率决定。

11.一种反激变换电路的控制芯片，其特征在于，所述反激变换电路包括储能管、续流管、励磁电感和辅助绕组；所述控制芯片至少包括辅助绕组引脚、电压获取模块、补偿模块、计时模块和pwm逻辑模块；

12.根据权利要求11的控制芯片，其特征在于，所述补偿模块利用补偿系数对所述第一伏秒积进行补偿；所述补偿伏秒积sc＝k*v1*t1；

13.根据权利要求12所述的控制芯片，其特征在于，所述电压获取模块包括信号调理单元、采样控制单元、采样处理单元和选通器；所述计时模块包括计数器；

14.根据权利要求13所述的控制芯片，其特征在于，所述补偿模块包括zvs判断单元和补偿系数调节单元；所述zvs判断单元与所述补偿系数调节单元电连接；

15.根据权利要求14所述的控制芯片，其特征在于，所述zvs判断单元包括中点电压采样子单元、模数转换子单元、运算子单元、数模转换子单元和比较器；

16.根据权利要求13所述的控制芯片，其特征在于，当所述反激变换电路工作于dcm模式时，所述补偿系数为第一补偿系数和第二补偿系数之和，所述第一补偿系数为1，第二补偿系数为(k-1)；所述第一补偿系数用于能量传递，第二补偿系数用于实现zvs；所述计时器还用于接收zvs脉冲信号；所述计时器还用于当接收到所述zvs脉冲信号时进行计时，当计时时长达到第二补偿系数对应的导通时长时，控制所述续流管关断；所述zvs脉冲信号由所述dcm谷底数或者所述反激变换电路的开关频率决定。

17.一种反激变换电路，其特征在于，包括反激变换电路的主拓扑单元、副边单元和如权利要求11-16任一项所述控制芯片；所述反激变换电路的主拓扑单元包括储能管、续流管、变压器、漏感、励磁电感、谐振电容和辅助绕组；所述控制芯片至少与所述辅助绕组、储能管和续流管电连接。

技术总结
本发明实施例提供了一种反激变换电路及其控制方法、控制芯片。该电路包括储能管、续流管和励磁电感，该控制方法包括以下步骤：获取第一电压；所述第一电压为所述储能管导通时，所述励磁电感上的电压；获取第一导通时长；所述第一导通时长为所述储能管的导通时长；根据所述第一电压和第一导通时长计算所述励磁电感的第一伏秒积；对所述第一伏秒积进行补偿得到补偿伏秒积，所述补偿伏秒积大于所述第一伏秒积；获取第二电压；所述第二电压为所述储能管关断时，所述励磁电感上的电压；根据所述补偿伏秒积、第二电压计算第二导通时长，所述第二导通时长为所述续流管的导通时长。该控制方法能够实现储能管的零电压开通控制。

技术研发人员：林思聪
受保护的技术使用者：梵塔半导体技术（杭州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25