[发明专利]一种改进型输出零纹波变换器及其控制方法

说明书

本发明提供一种改进型输出零纹波变换器及其控制方法，使用四磁柱变压器，在增加的磁柱上添加一辅助绕组，通过辅助电压电路在绕组中加入固定不变的电压，本发明简化了辅助电压电路的输入电压，使辅助电压电路的输入端只连接变换器的输入电压，并且改变了辅助电压电路中两个开关管的控制信号，使得可以实现全输入电压范围输出零纹波。本发明克服了现有输出输出零纹波变换器的不足，当功率级输入电压范围较宽时，所需外加绕组的辅助电压不随功率级的输入电压变化，且可在全输入电压范围内实现输出零纹波。

技术领域

本发明涉及一种改进型输出零纹波变换器及其控制方法。

背景技术

随着技术的进步，传统型开关变换器已不能完全满足电源设计的更高需求，针对输出电压纹波这一指标，现有基本变换器通常采用加大输出电容容量来减小输出电压纹波，从而达到使输出电压纹波满足指标要求的目的。

输出电压纹波产生的本质是由于输出端磁性元器件两端的电压有变化，进而引起电流波动所致，因此，若是能够减小这部分电流波动，则可以减小输出电容容值且使输出电压纹波为零，从而可减小开关电源负载端的噪声干扰。

陈乾宏在论文《输出纹波最小化有源箝位正激磁集成变换器》中提出了磁集成ACF变换器，可将正激变换器中的电感与变压器集成到一个磁芯上，该集成方案对固定的输入电压和输出电压下可以实现输出零纹波。另外，本司专利申请号为201810381956.9的发明专利《一种输出零纹波变换器》中设计了一种四磁柱变压器，提出了一种可实现全输入电压范围内输出零纹波磁集成电路方案。

现有方案实现全输入电压范围内输出零纹波的技术方案仍存在不足之处，在本司专利申请号为201810381956.9的两个实施例中，外加在辅助绕组上的电压为或者从式中可以看出，外加绕组上的辅助电压Vax随着输出电压Vo或者输入电压Vin的变化而变化。当输入电压在较宽范围内变化时，外加绕组的辅助电压需要根据不同的输入电压进行调整才可实现输出零纹波，进而将会导致辅助电压电路处的功耗在一定范围内变化，用于产生外加绕组辅助电压的采样/运算电路会复杂一些，具有一定的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是克服现有方案的不足，提出一种改进型电路方案，当功率级输入电压在较宽的范围内变化时，外加绕组的辅助电压不随功率级的输入电压变化。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

首先，本方案所采用变压器磁芯形状仍为本司专利《一种输出零纹波变换器》中的四磁柱变压器，在增加的磁柱上添加一绕组，在绕组上加入固定电压，让添加的辅助电压产生的磁通抵消原来磁通对输出电流纹波的影响，使得可以实现输出零纹波。

一种改进型输出零纹波变换器，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；

所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、开关管SR1、开关管SR2、电容Cr；所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组Np和绕组Ns，磁柱2上绕制绕组Na，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组N_L；

输入电压Vin的正端分别与绕组Np的同名端和电容Cr的负端相连，绕组Np的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组Ns的同名端分别与绕组N_L的同名端和开关管SR2的漏极相连，绕组N_L的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，开关管SR2的源极和开关管SR1的源极与输出整流滤波电路的负端相连，开关SR1的漏极与绕组Ns的异名端相连；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极连接外部驱动信号；