[发明专利]一种不对称半桥反激变换器的控制方法及电路

说明书

本发明公开了一种不对称半桥反激变换器的控制方法及电路，包括电联接在不对称半桥反激变换器主电路的电流检测模块CS和第三绕组LA，以及峰值电流采样时刻捕捉模块TS、采样保持模块SS、输出电压采样时刻捕捉模块VoT、输出电压采样模块VoS、预钳位时刻计算模块CTC、输出电压隔离采样模块FB以及PWM发生及模式切换模块，通过在AHBF Mode模式切入CAHBF Mode模式计算获得预钳位时间，在CAHBF Mode模式的第一个周期以该预钳位时间控制辅开关管的导通时长，确保流过钳位管的负向电流值处于较低的水平，有效解决了AHBF Mode模式切入CAHBF Mode模式过渡过程慢、单向管选型时电流耐受值裕量过大造成成本高等问题，同时优化的单向管选型可以提高CAHBF Mode模式下的变换器的效率，减小损耗。

技术领域

本发明涉及不对称半桥反激变换器领域，特别涉及一种不对称反激变换器的控制方法及电路。

背景技术

转换效率是开关电源的重要指标，软开关技术的发展使得开关电源的转换效率进一步提高。在实际的应用环境中，开关电源变换器可能工作在满载状态也可能工作在轻载甚至空载状态，保证开关电源在各种负载状态下的高效率是开关电源设计人员需思考的。目前，跟随负载情况自动切换其工作模式被证明是一种保证开关电源各种负载状态下高效率的有效手段。

不对称半桥反激变换器因其拓扑具备软开关特点，成为目前开关电源高效率应用场合的一个研究热点。当不对称半桥反激变换器满载及较重负载主开关恰好实现零电压开通时，可认为其功率级参数设计较优，图1所示的不对称半桥反激变换器在满载及较重负载时通常具备较高的转换效率，但是励磁电感电流的负向峰值会随着负载的减小而增大，超出变换器主开关实现零电压开通的需求，产生无效的损耗，从而降低效率，使得变换器轻负载效率低和空载功耗较大。

申请号为201911352361.1的中国专利《开关电源装置》提出采用如图1所示的不对称半桥反激变换器及控制器，通过增加一个与变压器原边并联的单向钳位模块并采用图2所示的模式切换曲线，根据不同的负载电流控制变换器工作于不对称半桥反激模式(AHBFMode)或钳位不对称半桥反激模式(CAHBF Mode)，既能保证重载或满载时效率最优，又能在轻载时实现对励磁电感电流负向峰值的有效控制，大幅提高变换器轻载效率、降低空载损耗，使得在全负载范围内变换器系统效率较优。

当钳位不对称半桥反激变换器(CAHBF变换器)工作模式由不对称半桥反激模式(AHBF Mode，后续AHBF Mode模式都指代不对称半桥反激模式)切换至钳位不对称半桥反激模式(CAHBF Mode，后续CAHBF Mode模式都指代钳位不对称半桥反激模式)时，负向电流会流过单向钳位模块。如图3所示，虚线所示电流为励磁电感电流ILm波形，其中I_N1为AHBFMode模式下的磁电感电流负向峰值，I_N2为CAHBF Mode模式下钳位的励磁电感电流负向峰值，该电流流过单向钳位模块并维持至单向钳位模块关断。

采用如表1所示的系统参数搭建样机，实测的主开关管Q1实现ZVS所需要的钳位负向电流值如下表所示。

表1

当变换器在模式由AHBF Mode模式切入CAHBF Mode模式时，采用过渡式模式切换控制方法，则辅开关管Q2在切入CAHBF Mode模式后每个开关周期以一个较小的步长移动其关断沿，从而达到增减负向电流大小的目的，保证主开关Q1刚好实现ZVS。辅开关管Q2以一定步长移动关断沿的过程中，钳位的负向电流值会从较大值逐步过渡到实现主开关管Q1实现ZVS的较小值。