[发明专利]一种有源钳位反激变换器光耦反馈上拉电阻控制方法及电路

说明书

本发明提供一种有源钳位反激变换器光耦反馈上拉电阻控制方法及电路，可以兼顾变换器在稳定负载下的功耗、稳定性与负载大动态(10％load～100％load)变化下环路的响应速度。本发明通过检测负载状态来选择不同的上拉电阻阻值，负载状态由转化变换器副边输出电压为反馈信号V_FB来获取，电路检测反馈信号V_FB电压的变化情况选择以上拉电阻的阻值。在有源钳位反激变换器带载稳定时，上拉电阻被设定为较大的电阻值，以减小上拉电阻的功耗和增强环路的稳定性；当负载在进行大动态变化时，上拉电阻被设定为较小的电阻值，以增加环路的响应速度，规避输出电压“欠冲”的发生。

技术领域

本发明涉及有源钳位反激拓扑领域，特别涉及有源钳位反激变换器的控制方法及电路。

背景技术

在中小功率离线式开关电源领域，有源钳位反激拓扑是一种常用的拓扑结构，在有源钳位反激变换器的电路中，通过引入钳位管和钳位电容可以将变压器的漏感能量储存下来，用以实现主开关管的ZVS(ZeroVoltageSwitch，零电压开关)导通，从而达到减小开关管的开关损耗和提升开关电源能量转换效率的目的。

在有源钳位反激变换器的电路中，通常使用光耦来将输出端的信号反馈至原边的控制芯片，原边的控制芯片根据接收到的反馈信号来判断变换器的副边所带负载情况，芯片内部控制电路根据副边的带载情况来调节主开关管和钳位管的开关时序，以稳定副边的输出。

光耦反馈的具体实现方式如图1所示，光耦的输入端输入变换器的输出电压，并在光耦的输出端产生一个下拉电流，下拉电流的大小与变换器输出电压的大小呈正比关系；光耦的输出端与控制芯片的FB引脚相连，FB引脚内部设有上拉电阻，上拉电阻的一端对接光耦的输出端，另一端连接至芯片的内部供电电平VCC，根据欧姆定律可以得到V_FB＝VCC-I·R，其中I为光耦输出产生的下拉电流，R为上拉电阻阻值，内部控制电路将根据V_FB的大小来输出对应的主开关管控制信号和钳位管控制信号。

为了内部控制电路采样的准确和内部控制电路环路的稳定，需要反馈信号V_FB具有较大的电压摆幅，因此空载和满载下的V_FB将具有一个较大的电压差值。由于内部供电电平VCC已经限制了V_FB电压的上限值，故V_FB的电压值在空载下需要处于比较低的状态。对于一个开关电源变换器而言，更高的转换效率是始终不变的追求，为此对于变换器的控制芯片，减小静态功耗就变得很有意义。为了减小控制芯片空载下的静态功耗，需要对控制电路进行细致地优化。根据电阻功耗的计算公式可知，要减小上拉电阻所消耗的功耗，上拉电阻需要选择较大的电阻值。

但是，选取较大的上拉电阻在降低静态功耗的同时也引入了新的问题。在变换器的输出端—光耦—控制芯片的反馈环路中，较大的上拉电阻使得反馈环路传递函数的极点位置更加靠近原点，大大增强了环路的稳定性，通常情况下，环路的强稳定性有助于系统抵抗外部干扰；但当负载在进行跳变的时候，环路的强稳定性会严重影响环路调节的速度，以致在大动态变化(10％load～100％load)时输出电压的调节速度过慢而出现“欠冲”的情况，此时环路的强稳定性反而导致了输出电压的“不稳定”。

发明内容

为了兼顾有源钳位反激变换器空载下的静态功耗和负载大动态变化(10％load～100％load)下变换器的响应速度，本发明提出一种新型的有源钳位反激变换器光耦反馈上拉电阻控制电路，对原有的电路结构进行改进，利用有源钳位反激变换器V_FB电压、输出电压和负载之间的关系来检测变换器的负载状态，并根据负载情况来选择不同的FB引脚内部上拉电阻，可使有源钳位反激变换器在空载条件下保持较低的静态功耗，同时解决在负载大动态变化(10％load～100％load)时输出电压欠冲的问题。

对应的具体技术方案如下：