[发明专利]反激式功率转换器装置及其恒流控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反激式功率转换器装置及其恒流控制器。

背景技术

反激式功率转化器广泛应用在家用器具、电池充电器以及其他产品之中。反激式功率转化器的研究方向集中在体积更小、成本更低，输出稳定且准确，而数字电源恰好能解决以上问题，其具有许多模拟电源不具备的特点。数字电源中去掉了一些无源组件，从而消除了组件容差和老化问题；同时，在数字域中利用数据计算控制响应，使控制的速度更快、更加精确，并且提高了开关电源的稳定性、可靠性、可控性和抗干扰性。所以，数字电源是未来高性能电源管理芯片的主流发展趋势之

在数字电源中，脉宽调制（PWM）是一种最常用的调节输出电压、电流、功率的方式。传统的反激式功率转化器一般由功率传输级和开关的控制器组成。功率传输级将输入电能传输到输出负载端。在功率传输级有一个用来控制传递能量的开关；开关控制器根据反馈回来的输出电压、电流信息，调节开关的关断和打开时间来调节输出电压、电流、和功率。

图1示出了一种传统的反激式功率转化器，该电路可调节输出恒压和恒流，但是，它具有几个明显的缺点。该反激式功率转化器的一个缺点在于反激式功率转化器的尺寸不易降低，光耦和次级反馈电路使得电路的面积较大进而导致成本升高。该转化器的另外一个缺点是功率消耗大，这是因为检测输出电流时，需要加入一个电阻将输出电流信号转化为电压信号，然而该电流检测电阻增加了功率转化器的功耗。此转化器还有一个缺点就是输入电压V_IN的波动会引起输出电压和电流的波动，然而一般的输入电压V_IN都是交流电源经过整流桥和电容修正得到，波动是在所难免的，因而导致输出电压和电流会出现波动。

图2的是美国专利第7443700B2号提出的一种初级侧检测输出恒流输出的控制方法，其利用前一个周期的复位时间来计算下个周期初级侧的峰值电流期望值而得到稳定的输出电流。这种方法减少了光耦，并且输出电流不受输入电压和电感的影响，同时它使用时间检测而非电压检测，数字实现起来更加容易。

但是，图2所示的电路存在明显的不足。其一，需要准确地检测到次级线圈电流为零的时刻，也就是反馈电压上曲线上的拐点（knee），准确地确定出这个时刻比较困难；其二，需要数模转换器（DAC），芯片的成本和面积比较大；其三，PWM波形是通过峰值电流比较获得，而峰值电流上面存在毛刺，需要加入前沿消隐电路，这增加了芯片外围电路的面积和成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反激式功率转换器装置及其恒流控制器，有利于降低成本，提高控制精确度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种恒流控制器，

所述恒流控制器包括：

退磁时间检测模块；

初级线圈电流检测模块；

导通时间计算模块，与所述退磁时间检测模块和初级线圈电流检测模块相连；

脉宽调制信号发生模块，与所述导通时间计算模块相连。

可选地，所述恒流控制器与反激式功率转换器配合使用，所述反激式功率转换器包括：

整流桥，对交流输入信号进行整流；

变压器，其初级线圈的同名端连接所述整流桥的输出端，其次级线圈的异名端连接整流二极管的正极，所述整流二极管的负极连接输出电容的一端，所述输出电容的另一端连接所述次级线圈的同名端；

开关管，其漏极连接所述初级线圈的异名端，其源极经由采样电阻接地。

可选地，所述退磁时间检测模块配置为检测所述开关管关断后所述次级线圈的退磁时间T_R；

所述初级线圈电流检测模块配置为检测所述开关管导通后所述采样电阻两端的电压上升至预设电压的电压上升时间T_F；

所述导通时间计算模块根据当前开关周期的退磁时间T_R和电压上升时间T_F计算下一开关周期的开关导通时间；

所述脉宽调制信号发生模块根据所述下一开关周期的开关导通时间以及开关周期的时长产生脉宽调制信号以控制所开关管的导通/关断。

可选地，所述退磁时间检测模块经由分压网络与所述变压器的辅助线圈异名端相连，其中，所述分压网络的输入端与所述变压器的辅助线圈异名端相连，所述分压网络的输出端输出检测电压并将其传输至所述退磁时间检测模块。

可选地，所述退磁时间检测模块包括：

过零检测模块，配置为对所述检测电压进行过零检测；

第一计数器，从所述开关管关断时开始计数，到所述检测电压第一次过零时计数结束；