[发明专利]准谐振反激式转换器

说明书

本发明涉及一种准谐振反激式转换器。反激式转换器包括：变压器，包括初级线圈以及次级线圈，所述初级线圈连接到输入端子；半导体开关，被配置为开关流过初级线圈的电流；第一测量单元，被配置为测量DC输入电压；和第二测量单元，被配置为测量跨越半导体开关的电压。反激式转换器还包括控制单元，该控制单元具有同步端子并且被配置为根据输入到同步端子的同步信号以恒定频率向半导体开关输出开关信号。另外，反激式转换器包括频率调节单元，该频率调节单元被配置为基于DC输入电压和由第二测量单元测量的电压向同步端子传送同步信号，使得从控制单元输出的开关信号的频率变得可变。

技术领域

本发明涉及一种准谐振反激式转换器(quasiresonant flyback converter)。更具体地，本发明涉及电池供电的汽车高压(HV，high voltage)放大器中用以产生调制HV电压的准谐振反激式转换器。

背景技术

反激式转换器的总体布局如图1所示。反激式转换器将来自电源100的DC输入电压转换成用于负载1的另一DC电压。为此，反激式转换器包括具有磁芯的变压器10和半导体开关3。开关3的开关操作由控制器110控制。

当开关3闭合时，电流流过变压器10的初级绕组。能量存储在变压器10的磁场中。二极管120防止电流通过变压器10的次级绕组流入负载1。更具体地，二极管120是串联到次级绕组的反向偏置二极管。在这个阶段，电容器130向负载1供应电能。

之后，控制器110断开开关3，使得通过变压器10的初级绕组的电流变为零。同时，次级二极管开始导通，并且次级电流上升到其峰值。变压器向电容器130和负载1输送能量。

控制器110向开关3供应PWM信号，该PWM信号的占空比控制传递到负载1的能量的量。

有不同的方式来控制开关3的开关操作。

在传统的固定/恒定频率反激式转换器中，开关3以固定频率导通并且当初级侧的电流达到期望水平时断开。

一旦存储在变压器10的磁芯中的能量被释放到负载1(磁芯被消磁)，主电感就与开关3的绕组电容和输出电容一起形成谐振电路，该谐振电路引起跨越开关3的漏极-源极电压的阻尼振荡(所谓的并联谐振振荡)。因此，开关3可以在导致高开关损耗的高电压周期期间闭合。此外，并行谐振波在时钟循环的整个续流(freewheeling)时间周期内振荡，导致磁芯中的额外功耗。

此外，遭受高寄生损耗(例如，漏电感和绕组电容)的反激式转换器中还有额外的振荡。在这种情况下，变压器的漏电感随着绕组电容和并联负载二极管电容振荡，从而在导通期间产生串联谐振电路。由于漏电感比初级绕组的电感小得多，所以串联谐振振荡的频率高于并联谐振振荡的频率。开关的导通时间期间的串联谐振电流叠加在初级电流上，使得电流感测更加困难。这意味着当前模式控制经常失败。此外，这些电流磁化磁芯，导致更高的磁芯温度。

因此，串联和并联谐振振荡降低了恒定频率反激式转换器的效率。

可变频率反激式转换器(也称为准谐振反激式转换器)极大地减小了谐振振荡的影响。在准谐振中，当漏极-源极电压达到最小值(负谷点(negative valley point))时，控制器110逐个循环地导通开关3。即使所有变压器能量都已经传递到负载1上，这个谷值也会在磁芯退磁后出现。传统上，辅助绕组用于检测谷点。准谐振反激式转换器以可变频率在不连续模式下工作，可变频率值基本上取决于负载电阻和输入电压。

鉴于上述情况，本发明的目的是克服恒定频率反激式转换器的问题，并实现具有简单布局的准谐振反激式转换器。

发明内容

这个目的通过根据技术方案1所述的反激式转换器来实现。