[实用新型]用于控制开关变换器的控制设备以及开关变换器

说明书

技术领域

本公开内容涉及一种用于准谐振开关变换器的控制设备，并且进一步涉及开关变 换器。

背景技术

功率开关变换器(也称为“开关稳压器”)是已知的，其被设计用于将在输入处接收 到的量例如来自电气网络的AC电压转换为调整过的输出量例如DC电压。

通常要求这种变换器符合关于相应的电气性能的严厉的要求，例如确保高质量因 数或基本上一致的功率因数。

已经证明为有效的控制模式为准谐振模式；图1通过示例描述了逆向变换器 (flybackconverter)的配置。然而应强调的是，下述同样适用于不同类型的变换器，例如 降压-升压类型的变换器。

变换器整体由1来指代，其包括变压器2，所述变压器2具有初级绕组2a、次级绕组 2b以及辅助绕组2c。

所述初级绕组2a具有第一端子2a’和第二端子2a”，所述第一端子2a’通过提供输 入电压V_in的整流器级4连接到供电线3，例如连接到提供AC线电压V_AC的电气干线，并且第二 端子2a”连接到例如MOSFET的开关元件5。

所述开关元件5具有：特别地为各个MOSFET的漏极端子的第一电流传导端子，其连 接到前述的初级绕组2a的第二端子2a”；以及特别地为各个MOSFET的源极端子的第二电流 传导端子，其通过检测电阻器6连接到第一参考端子(接地，GND)。

开关元件5和检测晶体管6在其间限定了提供第一反馈电压V_CS的第一反馈节点 FB₁，所述第一反馈电压V_CS为流经变压器2的初级绕组的电流的函数。

次级绕组2b具有经由二极管元件7(使得其阳极连接到相同的第一端子2b’并且其 阴极连接到第一输出端子Out₁)连接到第一输出端子Out₁的相应的第一端子2b’，以及连接 到第二输出端子Out₂的相应的第二端子2b”。在所述第一输出端子Out₁和所述第二输出端子 Out₂之间连接电荷存储元件8，特别是电容器，在其上存在例如DC电压的输出电压V_out。

辅助绕组2c具有连接到由第一分压电阻器9a和第二分压电阻器9b形成的电阻分 压器的相应的第一端子2c’和相应的第二端子2c”，在第一分压电阻器9a和第二分压电阻器 9b之间定义了第二反馈节点FB₂，在该第二反馈节点FB₂上存在第二反馈电压V_ZCD。

变换器1进一步包括控制设备10(也称为“控制器”)，该控制设备10基于在相应的 输入管脚上接收到的第一反馈电压V_CS和第二反馈电压V_ZCD，经由提供到相对应的MOSFET的 栅极端子的控制信号S_C而以脉冲宽度调制(PWM)控制开关元件5的关断和闭合。

详细地，所述控制设备10利用峰值电流控制在准谐振模式中实现对开关元件5的 管理，其设想了两种彼此循环地相随的分立的阶段：

1)能量存储阶段，在其间开关元件5为闭合(相对应的MOSFET导通，占空比周期的 “ON”区间)从而在变压器2的初级绕组2a中存储能量，其中二极管元件7防止在次级绕组2b 中的电流到达输出负载(此处未示出)。当第一反馈电压V_CS到达由闭合控制环路(基于峰值 电流控制)定义的阈值时该步骤终止(触发接下来的能量转移步骤)；以及

2)能量转移阶段，在其间开关元件5为关断(相对应的MOSFET截止，占空比周期的 “OFF”区间)，从而将之前存储在变压器2的初级绕组2a中的能量转移到次级绕组2b和在输 出处连接的负载。基于在开关元件5的MOSFET的漏极端子上存在的电容，通过变压器2的初 级上的谐振条件的开始来用信号通知能量转移的完成。当第二反馈电压V_ZCD降落到低于接 近零的较低阈值之下时该阶段终止(再次触发能量存储阶段)。这种控制被称为“零电流检 测”(ZCD)控制。