[发明专利]不对称半桥正激电路的控制电路、控制方法及控制装置

说明书

本发明提供一种不对半称半桥正激电路的控制电路、控制方法及其控制装置，包括控制电路、受控开关单元、隔直电容器、变压器、输出整流二极管、输出滤波电容、输出电压采样与误差放大环节、误差信号隔离传输环节；控制电路接收反馈信号，输出控制信号控制受控开关单元的开通和关断；输出电压采样与误差放大环节对输出电压进行采样与误差放大产生误差放大信号，并将所述的误差放大信号经过隔离后产生反馈信号传输到控制电路的输入端FB1，实现对开关电路状态的负反馈控制。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，具体是涉及一种不对称半桥正激电路的控制电路、控制方法及控制装置。

背景技术

随着电力电子领域迅猛的发展，使得开关变换器应用的越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。例如传统的适配器应用领域，40-75W适配器仍绝大多数采用常见的反激电路方案。一般传统的小功率AC/DC变换采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点，但同时也造成适配器市场产品同质化严重，竞争恶劣的现像。特别普通反激拓扑是硬开关，而且不能回收漏感能量，因此限制了中小功率产品的传输效率和体积，难以满足功率变换器的小型化、轻量化的发展需求。

40-75W功率等级的桌面式适配器对产品的成本有较高要求，同时业内渴求一种能满足成本要求，同时大大减小桌面式适配器的电源方案。在传统的软开关电源当中，兼顾软开关功能，同时器件成本适中，且能实现宽电压输入的现有技术方案有不对称半桥反激电路方案(见图1所示)、传统不对称半桥正激电路方案(见图2所示)。然而这两种方案均存在各自的缺点。例如图1所示的现有技术“不对称半桥电路方案”在系统工作过程当中变压器仍然需要存储负载能量，故变压器磁芯需要留有较大气隙，以提高磁芯应对直流分量的能力；这就导致了变压器从原边到副边的漏感大大增加，从而影响了变换器的传输效率。图2中所示的方案是传统的不对称半桥正激电路方案，与不对称半桥反激电路相比，该现有技术在工作过程中变压器不需要储存负载能量，变压器的传输效率高；但功率级器件增加了一个续流作用的二极管D22和一个输出功率电感L2，使得这种方案应用于适配器产品的成本显著增加。

现有技术又提供了一种改进型的不对称半桥正激电路方案见图3所示，彻底解决了上述两种方案存在的问题。该方案的功率级器件数量与不对称半桥反激电路一致，但工作过程当中变压器不储存负载能量，与不对称半桥正激电路类似，故变压器的磁芯基本上不需要开气隙，大大减小了变压器的漏感损耗和漏感能量回收的损耗。

在传统桥式电路拓朴当中，推导电路输入电压与输出电压关系时通常需要选定一个受控开关管，通常称之为主管，其特点是当开关管开通的第一个周期时使得电源电压与变压器原边电感串联，而另一个开关则称之为辅助管，其特点是当主管关断后为变压器原边电感提供一个放电回路。以图1为例，只有选定Q11开关管为主管，才能实现传统的PWM控制。图1现有技术方案的稳态工作过程大致如下：开关管Q11导通，其开通时间为T_ON，输入端电源电压通过开关管Q11、电容C12施加在变压器T1原边电感LP1两端。依据变压器的工作特性，在此过程当中，变压器副边电感LS1因二极管D11反偏截止，故变压器T11原边电感LP1储能。此阶段的变压器T11原边电感伏秒积为：

(V_IN-V_C12)*T_ON＝V_LP1*T_ON---1

当开关管Q11关断时，电路进入周期性工作的下半阶段，此时Q12开关管在适当的延迟于Q11开关管关断时间后开通，因电感LP1中的电流不能突变，故电感LP1以Q11开关管关断前一刻的电流值通过开关管Q12为电容C12充电器，直至电容C12上的电压通过变压器的折算值大于输出电压时转化为向输出端负载传输能量，直至开关管Q12关断，持续时间设定为T_off.在这一阶段原边电感LP1的伏秒积为：

V_LP1*T_OFF＝V_C11*T_OFF---2