[发明专利]强制谐振软开关反激式功率变换器的控制电路及变换电路

说明书

本发明强制谐振软开关反激式功率变换器的控制电路及变换电路，所述控制电路中施密特反相器U2的输入端均与二极管D2的阳极、电阻R2的一端、谐振电容C2的一端连接，施密特反相器U2的输出端与施密特反相器U3的输入端连接；施密特反相器U1的输入端均与二极管D1的阳极、电阻R1的一端、谐振电容C1的一端连接，施密特反相器U1的输出端与高速与门U4的输入端连接。不受母线电压、开关频率限制，信号转换速度快、波形质量好、应用线路简单、成本低廉，可满足强制谐振软开关反激式功率变换器的驱动控制应用。变换电路中包括上述的强制谐振软开关反激式功率变换器的控制电路和单端反激变换器。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体为强制谐振软开关反激式功率变换器的控制电路及变换电路。

技术背景

单端反激功率变换拓扑具有线路结构简单、元器件数量少、技术成熟的特点，在100W以内的小功率电源产品中应用极多。近年来，基于电源小型化、高效率的目标，电源开关频率不断提升，为了减小开关损耗，人们在单端反激功率变换拓扑的基础上进行改进，产生了一种强制谐振反激变换功率拓扑，将谐振电容、谐振开关、变压器辅助绕组串联在一起，通过适当的时间触发谐振开关，使得主功率开关管在开通前，漏极电压强制谐振到零，从而实现主功率开关管的零电压开通。

强制谐振软开关反激式功率变换器内部原理如图1所示。内部包含：功率单元1、采样隔离单元2、PWM控制单元3。功率单元1为常见的单端反激功率变换拓扑，包含输入滤波L1、Cin，功率变压器T1，输出整流滤波D2、Co，前级功率开关MOS管Q1，以及R1、C1、D1组成的变压器漏感尖峰吸收电路，功率变压器T1辅助绕组T1-5、电容C2、开关MOS管Q2组成的零电压开通强制谐振电路。采样隔离单元2常见的功能为输出电压采样、误差信号放大、误差信号隔离传递，包含R2、R3组成的采样电路，运算放大器、R4、C3组成的环路补偿电路，以及隔离光耦。PWM控制单元3通过FB端获取隔离光耦传递来的误差信号，通过内部的逻辑处理电路将反馈信号转化为两路驱动信号，OUT1为PWM信号驱动前级主功率MOS管Q1，OUT2为谐振开关控制信号，驱动谐振MOS管Q2。强制谐振软开关反激式功率变换器的具体工作过程如图2所示，一个周期内可分为t0-t5五个阶段。其中OUT1为前级主功率开关Q1的栅极驱动信号，OUT2为谐振电路开关Q2的栅极驱动信号，V_Q1ds为前级主功率开关Q1的漏源电压，I_Q1ds为前级主功率开关Q1的漏源电流，I_D2为输出整流二极管D2的电流，其中阳极流向阴极方向为正，该电流等于功率变压器T1的次级绕组电流。具体地：