[发明专利]一种钳位不对称半桥反激变换器的轻空载控制方法及电路

说明书

本发明公开了一种不对称半桥反激变换器的控制方法及电路，包括电联接在不对称半桥反激变换器主电路的电流检测模块CS、峰值电流采样时刻捕捉模块TS、采样保持模块SS、负载计算模块LC、输出电压隔离采样模块FB以及PWM发生及模式切换模块。通过负载计算模块计算出当前变换器的负载值，PWM发生及模式切换模块切入一种强制Skip模式，从而实现低的轻空载损耗。进入退出强制跳周期模式可只与负载有关，可排除输入电压、钳位深度、系统参数等的影响，具有一致性高、适用性强的优点。减少驱动脉冲的数目与原边负载检测到的负载值成线性关系，可以实现低的输出纹波低、动态响应快的优点。

技术领域

本发明专利涉及一种开关变换器的轻空载控制策略，特别涉及一种钳位不对称半桥反激变换器的轻空载控制电路及方法。

背景技术

不对称半桥反激变换器因其拓扑具备软开关特点，成为目前开关电源高效率应用场合的一个研究热点。当不对称半桥反激变换器满载及较重负载主开关恰好实现零电压开通时，可认为其功率级参数设计较优，不对称半桥反激变换器在满载及较重负载时通常具备较高的转换效率，但是励磁电感电流的负向峰值会随着负载的减小而增大，超出变换器主开关实现零电压开通的需求，产生无效的损耗，从而降低效率，使得变换器轻负载效率低和空载功耗较大。

为了解决不对称半桥变换器轻负载效率低和空载功耗较大的问题，申请号为201911352361.1，名称为开关电源装置的中国专利提出了一种钳位不对称半桥反激变换器，其通过增加一个与变压器原边并联的单向钳位模块(由开关管S3和二极管D3组成)并采用图2所示的模式切换曲线，控制器根据不同的负载电流控制变换器工作于不对称半桥反激模式(AHBF Mode)或钳位不对称半桥反激模式(CAHBF Mode)，既能保证重载或满载时效率最优，又能在轻载时实现对励磁电感电流负向峰值的有效控制，大幅提高变换器轻载效率、降低空载损耗，使得在全负载范围内变换器系统效率较优。

然而，现有的钳位不对称半桥反激变换器由于单向钳位模块的存在，其增益变化趋势是降低频率增益降低，因此可以通过降低频率来实现轻空载损耗的降低(开关损耗降低)。但是钳位模块的钳位深度会影响最终闭环后的激磁电流峰值IPk，而峰值电流控制模式下，激磁电流峰值IPK与光耦反馈接收端的反馈电压信号FB值成线性关系，由于系统参数的设计与用户相关，因此反馈电压信号FB具有不确定性。同时输入电压不同时，为了保证高效率，所需要的钳位深度是不一样的，意味着不同输入电压时，反馈电压信号FB的值会有较大差异。上述两种因素造成了我们不能同步检测反馈电压信号FB来实现简单的突发模式(Burst模式)或跳周期模式(skip模式)的闭环控制，因为这样会造成高低压进入突发模式或跳周期模式模式的负载状态不同，甚至低压时无法进入突发模式或跳周期模式，而且阈值的设置难以确定，难以设计一个通用的控制器来满足不同参数的电源系统的正常应用。

采用如表1所示的系统参数搭建样机，实测的主开关管S1实现ZVS所需要的钳位负向电流值如下表所示。

表1