[发明专利]反激变换器的同步整流控制方法及其控制模块

说明书

技术领域

本发明涉及开关变换器领域，特别涉及反激变换器的同步整流控制方法及其控制模块。

背景技术

随着电力电子领域迅猛的发展使得开关变换器应用的越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率AC/DC变换采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点；但是由于变压器存在漏感的影响，反激变换器主开关管的电压钳位方式包括RC缓冲吸收、RCD钳位，LCD钳位以及有源钳位。有源钳位不但可以吸收漏感能量并以正激的形式将能量回馈到输出端，而且可以充分利用漏感的能量实现开关管的软开关，提高开关变换器的效率。

目前传统反激有源钳位变换器电路原理图通常如图1-1和图1-2所示，开关变换器主开关管钳位包括两种钳位方式，即NMOS钳位开关管和PMOS钳位开关管。以图1-1为例，其稳态工作时各点工作波形如图1-3所示，Vgs_sw、Vgs_sa分别为主开关管Sw、钳位开关管Sa的驱动电压波形，Vds_sw、Vds_sa分别为主开关管Sw、钳位开关管Sa的电压波形，Ic是钳位电容Cc电流波形。

假设主开关管Sw占空比为D，则钳位开关管Sa占空比为(1-D)，为了避免主开关管Sw和钳位开关管Sa共通需留有一定死区时间，工作周期为T。在T0时刻主开关管Sw导通，原边电流流经激磁电感进行激磁，变压器激磁电流线性增加，副边整流二极管D截止，变压器存储能量。在T1时刻主开关管Sw关断，原边激磁电流给主开关管Sw输出电容充电、钳位开关管Sa输出电容放电。当钳位开关管Sa两端电压Vds_sa下降为零后其体二极管导通，T3时刻开通钳位开关管Sa，实现了钳位开关管Sa的零电压导通。变压器释放能量，副边整流二极管D导通，原边激磁电感被副边钳位在-NVo，变压器漏感ILk与钳位电容Cc进行谐振，经过1/2个周期后T4时刻关断钳位开关管Sa，由于电感电流不能突变，此时主开关管Sw输出电容放电、钳位开关管Sa输出电容充电，当主开关管Sw两端电压为零后其体二极管导通，在T6时刻主开关管导通，实现了主开关管Sw的零电压导通。

由于钳位电容值较大，原边主开关管Sw电压钳位效果好，几乎没有高频振荡，在钳位电路工作过程中钳位开关管一直处于导通状态，体二极管不会出现反向恢复问题，钳位开关管导通时间长，所以电路中电流变化斜率较小，EMI传导性能较好，同时有源钳位实现了原边主开关管Sw和钳位开关管的零电压开通，降低了开关损耗；并且传统互补型有源钳位的磁芯可以工作在一三象限，提高磁芯的利用率，为减小磁芯体积提供了条件。

但是传统反激有源钳位变换器钳位电路对谐振电感、钳位电容参数相对比较敏感，而且钳位电路循环能量大，在满载情况下效率可以得到有效提升，但是轻载效率则很低。除此之外，传统反激有源钳位变换器只能应用在定频控制中，意味着轻载效率很难优化。

针对如上所述问题的不足，浙江大学硕士论文“非互补反激有源箝位变换流器的研究”基于传统反激有源钳位变换器的优势，提出了一种轻载效率更高、控制灵活的非互补反激有源钳位变换器控制策略，这种控制方法在保证反激变换器原边主开关管实现软开关特性的前提下，可以采用变频控制，轻载降频；减小钳位电路的循环能量，提高轻载效率；减小钳位开关管电流等级，降低电路成本。

非互补反激有源钳位变换器电路原理图如图1-1和图1-2所示，与传统反激有源钳位变换器电路原理图一样，只是控制策略进行了创新。非互补反激有源钳位变换器控制策略激磁电流连续工作模式下稳态工作时各点工作波形如图1-3 所示。