[发明专利]临界连续模式反激变换器的控制装置及方法

权利要求书

1.一种临界连续模式反激变换器的控制装置，其特征在于：该控制装置采用模拟控制电路与数字控制器的组合方式，其中模拟控制电路包括：输出电压采样电路、原边开关管v_ds检测采样保持电路与辅助绕组N_a采样电路；所述输出电压采样电路的输入端连接Fly-back变换器输出母线与输出功率地，其输出端连接至数字控制器；所述原边开关管v_ds检测采样保持电路的输入端连接Fly-back变换器原边开关管漏极与变换器输入功率地，其输出端连接至数字控制器；所述辅助绕组N_a采样电路的输入端连接至变换器输入功率地，输出端连接数字控制器；所述数字控制器输出端分别连接至原边开关管Q₁、副边同步整流管Q₂与原边开关管检测采样保持电路中辅助开关管Q₃的驱动电路；所述输出电压采样电路由第一电阻分压网络和隔离环节依次连接构成，其中第一电阻分压网络包括R₄和R₅；所述原边开关管v_ds检测采样保持电路由对第二电阻分压网络、辅助开关管Q₃、采样保持电容C₂与运算放大器依次连接构成，其中，第二电阻分压网络包括R₂和R₃，第二电阻分压网络与Q₃漏极连接，Q₃源极连接C₂与运算放大器同相输入端，C₂另一端接地，运算放大器的反相输入端连接运算放大器输出端；所述辅助绕组N_a由与Fly-back变压器相耦合，其同名端与Fly-back变压器原边靠近原边开关管漏极的一侧相同。

2.根据权利要求1所述临界连续模式反激变换器的控制装置，其特征在于：所述隔离环节可采用线性光耦隔离芯片。

3.一种基于权利要求1或2所述临界连续模式反激变换器的控制装置的控制方法，其特征在于：该控制方法中数字控制器需实现的功能单元包括：原边开关管导通时间计算单元、副边同步整流管导通时间计算单元、第一、第二模拟/数字转换单元、PWM模块与激磁电流ZCD比较单元，具体的控制过程如下：

首先，初始化窄脉冲时长t_p，死区时长t_d，副边同步整流管导通时间信号T_on2，副边同步整流管增或减的步进时间τ，输出电压基准电平V_ref，激磁电流ZCD比较单元的门槛电压V_ZCD各参数；

1).Fly-back变换器输出电压V_o经输出电压采样电路采样、隔离后进入数字控制器，经第一模拟/数字转换器转换后生成信号v_o送入原边开关管导通时间计算单元；

2).原边开关管导通时间计算单元将信号v_o与输出电压基准电平V_ref作差后送入PI调节器，PI调节器输出原边开关管的导通时间信号T_on1送入PWM模块；

3).辅助绕组N_a采样电路的输出信号送入激磁电流ZCD比较单元的反相输入端，与该单元的同相输入端连接的门槛电压V_ZCD比较后，输出触发信号R_eset送入PWM模块；

4).当激磁电流ZCD比较单元产生R_eset信号时，PWM模块产生与触发信号R_eset上升沿相同步的窄脉冲v_gs3，窄脉冲v_gs3时长为t_p，窄脉冲v_gs3随即开通辅助开关管Q₃，在窄脉冲v_gs3期间，原边开关管的漏源极电压v_ds经第二电阻分压网络对采样保持电容C₂快速充电，充电完成后C₂上的电压为R₃/(R₂+R₃)倍的v_ds，该值经运算放大器同相跟随后送入数字控制器的第二模拟/数字转换器转换后生成信号v_hold，送入副边同步整流管导通时间计算单元；

5).副边同步整流管导通时间计算单元根据v_hold对副边同步整流管的导通时间进行增或减操作：当v_hold大于零时，在当前开关周期内对副边同步整流管的导通时间信号T_on2进行一次增操作，增加量为τ；当v_hold小于或等于零时，在当前开关周期内对副边同步整流管的导通时间信号T_on2进行一次减操作，减小量为τ，完成本开关周期内增或减操作后的T_on2信号送入PWM模块；

6).PWM模块产生的驱动信号v_gs1、v_gs2与窄脉冲v_gs3分别送入原边开关管Q₁、副边同步整流管Q₂与原边开关管采样保持电路中辅助开关管Q₃的驱动电路；

7).当前开关周期内在窄脉冲v_gs3下降沿之后经过设定的死区时长t_d，PWM模块输出原边开关管的驱动信号v_gs1的上升沿，原边开关管Q₁的导通时长由T_on1信号控制；当前开关周期内在驱动信号v_gs1下降沿之后经过设定的死区时长t_d，PWM模块输出副边同步整流管驱动信号v_gs2的上升沿，副边同步整流管Q₂的导通时长由当前开关周期内完成增或减操作后的T_on2信号控制；之后重复步骤1进行循坏。