[发明专利]尾电流控制隔离式转换器的方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及转换器，尤其涉及隔离式转换器的开关控制。

背景技术

隔离式转换器广泛应用于各种离线供电及对安全性要求较高的场合。精 准、高效、电磁干扰（EMI）低、体积小、成本低的控制策略和控制电路成 为应用的必须。而且为了达到对向负载提供能量的精确调节，必须采用反馈 控制。对于隔离式转换器而言，采用反馈控制的一个最基本要求是在初级侧 与次级侧间进行电气隔离。

通常采用光耦合器达到电气隔离的效果。次级侧的输出电压信息通过光 耦合器被反馈到初级侧，以精确地控制初级侧开关传输最优化能量到次级侧。 采用光耦合器的一个缺点在于增加了系统成本。另外，在高隔离电压下光耦 合器可能被损坏。例如，在医疗器械应用中，其供电系统对可靠性要求非常 高，并且通常需要经受高的电压尖峰。

另一种反馈隔离方式采用专用的第三绕组或者辅助绕组。次级侧的输出 电压与辅助绕组上的电压相似，因此，可以通过检测辅助绕组上的电压来获 得反馈信息。然而，这种方式在反馈时存在一些问题。首先，输出电平不能 被精确反映，尤其是在负载响应过程中。其次，与采用光耦合器一样，这种 方式增加了成本。因此，如何通过简单的方式实现精确的电压反馈控制成为 一大挑战。

除却成本与精度的考虑，高效和低电磁干扰（EMI）也是必须的。其中， 降低开关损失的一种方式是采用软开关技术，如零电压开关技术（Zero  Voltage Switching）。在零电压开关技术中，开关管导通时，其漏源电压为零， 因而没有导通损耗。另外，可以在功率MOSFET上并联一个缓冲电容器，这 样电压变化率dv/dt将大大减小，从而不仅降低了截止损耗，而且显著降低 了电磁干扰（EMI）。随着开关损耗的降低，转换器可以工作在更高的开关 频率，从而减小变压器以及其他无源元件的尺寸。

准谐振转换器是采用软开关技术和反馈控制的一种典型的隔离式转换 器。图1示出了一种现有技术的准谐振转换器拓扑结构，其中Lp和Rp分别 是初级侧绕组的电感值和电阻值，Cp是谐振电容，Ld是辅助绕组的电感值。 当次级侧能量耗尽（即磁通量置零），在初级侧开关Qp的漏极将产生振荡 电压。谐振频率由Lp和Cp决定，衰减因子由Rp决定。辅助绕组Ld用来 检测磁通量的置零，从而控制Qp在所述振荡电压的谷值导通，以降低开关 损耗。同时，输出电压信息由一个光耦合器反馈给初级侧，以调整传输给次 级侧的能量。如上所述，准谐振转换器同时采用辅助绕组和光耦合器以实现 反馈和软开关功能。然而，这种转换器不能保证零电压开关，并且尺寸大， 成本高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供用于DC-DC转换 器及AC-DC转换器中的新型隔离式转换器，本发明提供的新型隔离式转换 器无需采用辅助隔离器件，诸如光耦合器及辅助绕组等，便可实现隔离反馈， 并具有精确的电压调整性能。

本发明的目的还在于提供实现上述隔离式转换器的控制方法及其中应用 的控制电路。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种隔离式电压转换器，包括：

初级侧电路，其包含初级侧开关和初级侧控制器，其中，初级侧控制器 用于控制初级侧开关的导通与关断；

次级侧电路，其包含次级侧开关和次级侧控制器，其中，次级侧控制器 用于控制次级侧开关的导通与关断；当次级侧电流减小到零时，所述次级侧 控制器保持所述次级侧开关导通，以使次级侧电流换向成为负的尾电流；当 所述尾电流达到尾电流峰值时，次级侧控制器关断所述次级侧开关；同时， 尾电流在所述初级侧电路耦合出一个负的初级侧耦合电流，通过初级侧控制 器将初级侧开关导通；并且所述次级侧控制器，在负载加重时，使所述尾电 流峰值增大，在负载减轻时，使所述尾电流峰值减小。

本发明的隔离式电压转换器，所述次级侧电路进一步包含输出电容，其 耦接于所述隔离式电压转换器的输出端与地之间。

本发明的隔离式电压转换器，所述初级侧开关并联第一电容。

本发明的隔离式电压转换器，所述次级侧开关并联第二电容。

本发明的隔离式电压转换器，所述初级侧控制器在初级侧开关的漏极电 压低于初级侧参考触发电压时，将初级侧开关导通；所述初级侧参考触发电 压等于零或者接近为零。