本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)，特別涉及一種負(fù)載調(diào)整率的控制方法及開環(huán)隔離變換器。

背景技術(shù)：

1、在微功率的dc-dc隔離變換器應(yīng)用領(lǐng)域中，一般指6w及以下功率級開關(guān)電源產(chǎn)品，常用推挽式、半橋式、全橋式等作為原邊功率拓?fù)?，搭配變壓器結(jié)合副邊整流電路即可形成一個(gè)簡單的dc-dc開環(huán)電路，實(shí)現(xiàn)隔離和電壓轉(zhuǎn)換功能。

2、隨著集成電路的不斷發(fā)展，ic產(chǎn)品化趨勢越來越突出，市面上已有不少集成推挽式、半橋式、全橋式拓?fù)浼捌淇刂撇糠值幕パa(bǔ)逆變ic，下稱“變壓器驅(qū)動(dòng)芯片”，包含互補(bǔ)型推挽ic、互補(bǔ)型半橋ic、互補(bǔ)型全橋ic等，此“變壓器驅(qū)動(dòng)芯片”專為開環(huán)隔離變換器設(shè)計(jì)。

3、開環(huán)隔離變換器由于成本低，設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)，在輸入電壓比較穩(wěn)定(電壓變化范圍±10％vin),對輸出電壓穩(wěn)定度不要求那么高的場合廣泛運(yùn)用。

4、另一方面，開環(huán)隔離變換器的一個(gè)顯著劣勢為輸出電壓為非穩(wěn)壓，其輸出電壓會(huì)跟隨負(fù)載變化而變化。衡量一款非穩(wěn)壓電源優(yōu)劣的指標(biāo)就是由負(fù)載引起的輸出相對變化量，即負(fù)載調(diào)整率，即要求重載工況(負(fù)載功率1w以上)與輕載(負(fù)載功率0.5w以下)的輸出電壓差值小。

5、為了方便對本發(fā)明的理解，在背景技術(shù)中，先對非穩(wěn)壓電源的負(fù)載調(diào)整率l進(jìn)行定義：

6、

7、vb1：標(biāo)稱輸入電壓，10％額定負(fù)載下測得的輸出電壓；

8、voutnom：標(biāo)稱輸入電壓，額定負(fù)載下測得的輸出電壓。

9、近年來，各行業(yè)可靠性標(biāo)準(zhǔn)越來越高，其中包含隔離電壓關(guān)鍵指標(biāo)，如igbt、醫(yī)療電源、汽車電源等行業(yè)，隔離電壓均需達(dá)到3000vac/5000vdc及以上。隔離電壓的影響因素包括變壓器線材漆膜材質(zhì)、原副邊距離、變壓器繞制方式等，在高隔離應(yīng)用場景下需要增大原副邊繞組的距離，但使得漏磁通變大，即變壓器的漏感變大。為滿足微功率高隔離應(yīng)用，一種變壓器的設(shè)計(jì)如圖1所示，其特點(diǎn)為變壓器變壓器原副邊分開繞組，可通過變壓器原副邊圈比實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，通過分開繞制，使得隔離電壓達(dá)到3000vac/5000vdc及以上，且可將隔離電容降低至10pf以下，但卻會(huì)帶來如下問題：

10、1.效率變低；

11、2.負(fù)載調(diào)整率變差；

12、3.因?yàn)槁└薪档驮厷w一化頻率，從而電路工作在zcs區(qū)，電壓增益受品質(zhì)因數(shù)變化影響非常明顯；

13、4.隔離變換器的開關(guān)管與漏感產(chǎn)生高頻諧振，從而產(chǎn)生較大的負(fù)向電流，對開關(guān)管造成影響；

14、5.導(dǎo)致開關(guān)管產(chǎn)生較大的電壓尖峰。

15、基于上述問題，具體如下舉例說明：

16、如圖2所示，一種應(yīng)用于傳統(tǒng)微功率高隔離非穩(wěn)壓應(yīng)用電路，推挽ic1內(nèi)部兩個(gè)開關(guān)管mn1與mn2分別與一個(gè)帶中心軸頭的變壓器t1原邊繞組lp1與lp2相連，變壓器t1副邊繞組ls與整流電路db1及輸出電容c2組成整流濾波電路，兩個(gè)開關(guān)管mn1與mn2固定頻率，交替導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)變壓器圈比實(shí)現(xiàn)輸入輸出電壓轉(zhuǎn)換，變壓器大漏感的情況下，會(huì)帶來效率變低、負(fù)載調(diào)整率變差的情況。同時(shí)兩個(gè)開關(guān)管mn1與mn2與漏感產(chǎn)生高頻諧振，兩個(gè)開關(guān)管mn1與mn2會(huì)流過一個(gè)較大的負(fù)向電流，同時(shí)兩個(gè)開關(guān)管mn1與mn2會(huì)產(chǎn)生較大的電壓尖峰。

17、因此，為了解決變壓器大漏感應(yīng)用場合下導(dǎo)致的傳輸效率低、負(fù)載調(diào)整率差，并為了消除負(fù)向電流與較大的電壓尖峰影響，需要提出一種解決上述問題的技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種負(fù)載調(diào)整率的控制方法及開環(huán)隔離變換器，在大漏感的情況下，充分利用漏感能量，可很好地消除負(fù)向電流與電壓尖峰，改善傳輸效率與負(fù)載調(diào)整率。

2、基于此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，提供一種負(fù)載調(diào)整率的控制方法，在互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制下的開環(huán)隔離變換器中，通過在變壓器t1的單繞組回路中增設(shè)諧振電路，設(shè)計(jì)諧振電路的諧振電容即可使隔離變換器的諧振頻率趨近于工作頻率。

4、第二方面，提供一種負(fù)載調(diào)整率的控制方法，在互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制下、重載工況下的開環(huán)隔離變換器中，通過在變壓器t1的單繞組回路中增設(shè)諧振電路，設(shè)計(jì)諧振電路的諧振電容即可使隔離變換器的諧振頻率趨近于工作頻率。

5、第三方面，提供一種負(fù)載調(diào)整率的控制方法，在互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制下的開環(huán)隔離變換器中，通過在變壓器t1的單繞組回路中增設(shè)諧振電路，設(shè)計(jì)諧振電路的諧振電容即可使隔離變換器的諧振頻率趨近于工作頻率，其中，所述隔離變換器的隔離度在3000vac以上。

6、第四方面，提供一種開環(huán)隔離變換器，包括互補(bǔ)逆變電路、變壓器t1、整流電路，還包括諧振電路，所述的諧振電路串聯(lián)至變壓器t1原邊的繞組回路或副邊的繞組回路之中,與所述諧振電路串聯(lián)的繞組回路中的繞組為單繞組；

7、在互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制下的開環(huán)隔離變換器中，通過在變壓器t1的單繞組回路中增設(shè)諧振電路，設(shè)計(jì)諧振電路的諧振電容即可使隔離變換器的諧振頻率趨近于工作頻率。

8、優(yōu)選地，所述的互補(bǔ)逆變電路為推挽電路f1。

9、優(yōu)選地，變壓器t1的原邊繞組lp為帶中心軸頭的雙繞組，所述諧振電容與變壓器t1的副邊繞組ls串聯(lián)。

10、優(yōu)選地，所述的互補(bǔ)逆變電路為互補(bǔ)型橋式電路。

11、優(yōu)選地，變壓器t1的原邊繞組lp為單繞組，所述諧振電容與變壓器t1的原邊繞組lp串聯(lián)。

12、優(yōu)選地，所述的整流電路為半波整流電路、全波整流電路、橋式整流電路、橋式同步整流電路或倍壓整流電路。

13、優(yōu)選地，所述的諧振電路包括與變壓器的漏感等效的諧振電感l(wèi)r和諧振電容cr。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過在開環(huán)隔離變換器中增加諧振電容引入諧振電路，利用漏感與諧振電容參與諧振，能有效解決漏感能量無法傳遞至副邊的問題，進(jìn)而在輸出重載情況下輸出電壓維持較大值，負(fù)載調(diào)整率變優(yōu)，且效率得到提高，對于隔離電壓較高的產(chǎn)品很有優(yōu)勢；采用本發(fā)明的電路，可以使得互補(bǔ)逆變電路中的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通、零電流關(guān)斷,在大漏感的情況下，充分利用漏感能量，消除負(fù)向電流與電壓尖峰，改善傳輸效率。

15、本發(fā)明的工作原理簡要分析如下：

16、互補(bǔ)逆變電路為電壓方波發(fā)生器，在占空比d接近0.5驅(qū)動(dòng)信號作用下，變壓器原邊繞組lp兩端獲得了固定工作頻率fs、幅度接近輸入電壓uin、占空比接近0.5的方波電壓。

17、變壓器t1串聯(lián)諧振電路，等效為llc電路，再通過整流電路db1將交流電壓整流為穩(wěn)定直流電壓。

18、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明在互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制下的開環(huán)隔離變換器中，通過在變壓器的單繞組回路中增設(shè)諧振電路，設(shè)計(jì)諧振電路的諧振電容，使得隔離變換器的諧振頻率趨近于工作頻率，在大漏感的情況下，充分利用漏感能量，消除負(fù)向電流與電壓尖峰，改善傳輸效率，尤其是改善負(fù)載調(diào)整率，解決了在輸出重載情況下，傳統(tǒng)電路會(huì)導(dǎo)致輸出電壓變低、負(fù)載調(diào)整率差及效率差的問題；使得互補(bǔ)逆變電路中的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通、零電流關(guān)斷。