一種隔離式電壓變換電路和控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及隔離式電壓變換電路，具體設(shè)及原邊控制的隔離式電壓變換電路 和控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，效率和穩(wěn)定性成為電壓變換電路至關(guān)重 要的設(shè)計因素。
[0003] 隔離式電壓變換電路可用于對安全性要求高的適配器和充電器，它包括原邊電路 和副邊電路，通過變壓器隔離。在傳統(tǒng)的次級端調(diào)節(jié)的隔離型變換電路中，為了實現(xiàn)恒壓和 /或恒流控制，常需要采樣副邊的電壓和/或電流信號，并根據(jù)副邊的電壓和/或電流信號 進行反饋調(diào)節(jié)，控制原邊開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，進而調(diào)節(jié)副邊的電壓和/或電流。傳統(tǒng)的次 級端調(diào)節(jié)的隔離式電壓變換電路可W提供精確的電壓、電流控制，但是其組件數(shù)目較多，采 樣電阻增加功耗，同時由于變壓器的隔離作用，通常在采樣副邊電流和/或電壓信號時，常 需要昂貴的光禪器件將副邊電流和/或電壓信號進行采樣并輸出至原邊控制電路。因此傳 統(tǒng)的次級端調(diào)節(jié)的隔離式電壓變換電路成本高昂，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
[0004] 如今，為了減小組件數(shù)目，避免使用光禪器件，降低電路的成本和復(fù)雜性，進而提 高效率，通常通過原邊采樣來獲取隔離式電壓變換電路輸出電壓和/或輸出電流的大小。
[0005] 具體地，通過采樣原邊峰值電流來計算副邊輸出電流的大小，W及通過變壓器的 第=繞組感測輸出電壓的大小，并將獲得的輸出電流信號和輸出電壓信號送至控制電路進 行反饋控制。
[000引圖1所示為一個原邊控制的隔離式電壓變換電路50。如圖所示，交流電壓信號V通過一個整流橋和隔直電容后轉(zhuǎn)換為一個直流電壓信號Vdc。
[0007] 直流電壓信號Vdc經(jīng)過一個反激變換電路進而轉(zhuǎn)換為一個輸出電壓信號VauT。反 激變換電路包括一個變壓器T和一個可控開關(guān)管4。變壓器T包括原邊繞組1，副邊繞組2 W及第=繞組3。當(dāng)可控開關(guān)4導(dǎo)通時，原邊繞組1流過電流Ip,并存儲能量；當(dāng)可控開關(guān) 4關(guān)斷時，副邊繞組2將原邊繞組存儲的能量通過一個二極管傳遞給負(fù)載，此時該二極管流 過電流Is,此時第S繞組3上的電壓Vt與輸出電壓VWT成正比。當(dāng)流過與副邊繞組2相連 的二極管的電流Is減小為零后，第S繞組3上的電壓Vt為零。
[0008] 隔離式電壓變換電路50進一步包括一個反饋電路5,反饋電路5禪接變壓器T的 的第S繞組3，當(dāng)輸出電壓信號VwT升高，第S繞組上的感應(yīng)電壓VT也升高。感應(yīng)電壓VT經(jīng) 過分壓電阻分壓，得到一個輸出電壓反饋信號Vw。
[0009] 隔離式電壓變換電路50進一步包括一個控制模塊6,接收輸出電壓反饋信號Vw， 并根據(jù)接收輸出電壓反饋信號Vw輸出一個控制信號CS至可控開關(guān)4的柵極，控制可控開 關(guān)4的導(dǎo)通和關(guān)斷，進而調(diào)節(jié)輸出電壓VwT，使輸出電壓VauT恒定在一個期望值。
[0010] 圖2示出了根據(jù)隔離式電壓變換電路50 -個實施例的工作波形圖60。在圖2示 出的實施例中，隔離式電壓變換電路50的負(fù)載將經(jīng)歷額定負(fù)載、輕載和重載=個工作階 段。其中，當(dāng)隔離式電壓變換電路50的負(fù)載為額定負(fù)載和重載等正常帶載階段時，其工作 在第一工作模式。當(dāng)隔離式電壓變換電路50的負(fù)載為輕載階段時，其工作在第二工作模 式，其中，輕載階段也包括空載。在圖2所示的示例中，隔離式電壓變換電路50的第一工 作模式為脈沖寬度調(diào)制（PulseWi化hMo化lation，PWM)模式，第二工作模式為跳周期模 式，即某些周期內(nèi)控制可控開關(guān)4停止導(dǎo)通和關(guān)斷切換。在其他一些示例中，隔離式電壓變 換電路50的第一工作模式為PWM模式，第二工作模式為脈沖頻率調(diào)制（Pulse化equency Mcxlulation，PFM)模式，即可控開關(guān)4導(dǎo)通和關(guān)斷頻率變低。在其他一些示例中，隔離式電 壓變換電路50的第一工作模式可W為PFM模式，第二工作模式可W為跳周期模式。
[0011] 如圖所示，隔離式電壓變換電路50的開關(guān)周期為T，在額定負(fù)載的工作階段，其工 作在第一工作模式，占空比D的值為dl。在to時刻，可控開關(guān)4導(dǎo)通，原邊電流Ip上升，第 ;繞組3的感應(yīng)電壓Vt等于，輸出電壓反饋信號Vw等于零，其中NP是第一繞組 1的應(yīng)數(shù)，Nt是第S繞組3的應(yīng)數(shù)。在tl時刻，可控開關(guān)4關(guān)斷，副邊電流IS下降，并經(jīng)與 副邊繞組2相連的二極管流向負(fù)載，此時，第S繞組3的感應(yīng)電壓Vt等于W，輸出電 壓反饋信號Vw等于，其中Ns是第二繞組2的應(yīng)數(shù)，k為一比例系數(shù)，由反饋電 路5中的分壓電阻值決定。在t2-t3期間，由于副邊電流Is為零，輸出電壓反饋信號VW等 于零。同時，在t2-t3期間，隔離式電壓變換電路50的負(fù)載由額定負(fù)載變?yōu)檩p載，輸出電壓 VauT升高。在下一個可控開關(guān)4關(guān)斷期間（t4-t5)，輸出電壓反饋信號Vp揀高，控制模塊6 將調(diào)整隔離式電壓變換電路50進入第二工作模式，即跳周期模式。可控開關(guān)4停止導(dǎo)通和 關(guān)斷切換，第=繞組3不能感應(yīng)輸出電壓VwT的大小，輸出電壓反饋信號Vw為零。在圖2所 示實施例中，兩個空白周期炬lanktime)只是示意性的，在實際工作中，可根據(jù)負(fù)載需要自 行設(shè)定空白周期的數(shù)量。如果在空白周期期間，負(fù)載發(fā)生變化，如圖中所示負(fù)載在t6-t7期 間從輕載變?yōu)橹剌d，輸出電壓VauT被拉低，而此時輸出電壓反饋信號VW依然為零，控制模塊 6不能及時的從第二工作模式恢復(fù)到第一工作模式，因而不能根據(jù)負(fù)載的變化及時對輸出 電壓VauT進行調(diào)整。只有當(dāng)空白周期結(jié)束W后，第S繞組3感應(yīng)到輸出電壓VwT的值W后， 控制模塊6才能根據(jù)輸出電壓反饋信號Vw對輸出電壓V。。了進行調(diào)節(jié)。如圖所示，在巧-t9 時刻，輸出電壓反饋信號VpB變小，控制模塊6通過在下一周期增大占空比D的值（從dl變 為d2)來拉高輸出電壓VauT的值。
[0012] 也即是說，當(dāng)隔離式電壓變換電路50從輕載階段恢復(fù)到正常帶載的階段，由于第 S繞組3感測的輸出電壓反饋信號Vw延后，隔離式電壓變換電路50不能及時從第二工作 模式恢復(fù)到第一工作模式，因而動態(tài)響應(yīng)緩慢，效率低。
[0013] 在其他一些示例中，隔離式電壓變換電路50在正常帶載階段和輕載階段只有一 個工作模式。當(dāng)隔離式電壓變換電路50進入輕載階段，可控開關(guān)4的導(dǎo)通和關(guān)斷時間極為 有限，因而也會造成如上所述的第S繞組3不能及時的感測輸出電壓信號VwT。隔離式電壓 變換電路50依然會造成動態(tài)響應(yīng)緩慢、效率低下等后果。
[0014] 同時，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，該里示意的反激變換電路只是示意型的，在其他 的隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，比如正激變換電路，隔離橋式變換電路等，采用第=繞組的原邊控制 方法和電路也同樣存在相同的問題。因此，需要考慮在原邊采樣控制電路中，如何提高變換 電路的動態(tài)響應(yīng)速度和效率。 【實用新型內(nèi)容】
[0015] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，提出了一種原邊控制的隔離式電壓變換電路 和控制電路。
[0016] 本實用新型一方面提供了一種隔離式電壓變換電路，包括：儲能元件，用于儲存能 量，具有原邊繞組，副邊繞組和第S繞組，其中所述第S繞組用于感應(yīng)所述電壓變換電路的 一輸出電壓，并產(chǎn)生一輸出電壓感應(yīng)信號；可控開關(guān)，電禪接至所述儲能元件，通過所述可 控開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷切換在所述儲能元件中存儲和釋放能量，進而將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為所 述輸出電壓；反饋電路，包括電壓反饋電路具有輸入端和輸出端，所述電壓反饋電路的輸入 端接收所述輸出電壓感應(yīng)信號，并在所述電壓反饋電路的輸出端提供一個輸出電壓反饋信 號表征所述輸出電壓；控制模塊，接收所述輸出電壓反饋信號，并根據(jù)所述輸出電壓反饋信 號產(chǎn)生第一控制信號，W及根據(jù)所述輸出電壓反饋信號判定所述電壓變換電路是輕載或正 常帶載，其中，當(dāng)所述輸出電壓反饋信號小于期望值時，所述第一控制信號有效；電壓紋波 控制電路，當(dāng)所述電壓變換電路輕載時，所