[发明专利]一种原边反馈变换器及开关控制方法

说明书

本发明公开了一种原边反馈变换器及开关控制方法，包括原边反馈控制的开关电源结构和与其构成闭环的控制器；所述控制器包括采样模块、误差计算模块、PID模块以及PWM模块；采样模块根据开关电源结构的输出电压得到与输出电压相关的时间量和变换器的工作模式，并基于时间量和工作模式，计算当前周期输出电压的数字量输出至误差计算模块，并获取开关模式控制变量输入到PWM模块；误差计算模块计算电压误差并输出给PID模块；PID模块计算开关控制变量并输出给PWM模块；PWM模块基于开关模式变量和开关控制变量进行开关电源结构的开关控制。本发明能够自适应的补偿在CCM模式中的采样误差，提高了采样精度和恒压精度。

技术领域

本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种原边反馈变换器及开关控制方法。

背景技术

开关电源相比传统的线性电源具有效率高、体积小等优点，在功率系统中得到了广泛的应用。AC-DC开关电源在目前家电、消费电子产品中的应用十分广泛。其中，原边反馈反激变换器是中小功率AC-DC变换器一种非常优越的解决方案，相比传统的基于光耦的副边反馈反激变换器，其去除了光耦及对应电路，具有电路简单、稳定性高及体积和成本低等优点，在手机充电器中应用的十分广泛，其充电功率一般在36W以内，采用断续电流模式(DCM模式)进行控制。

由于快充技术、USB PD等技术的不断发展，要求充电设备的功率至少能够稳定的达到65W，同时充电设备仍然需要满足消费类电子产品对适配器便携性的要求。为了维持电路成本和限制充电器的体积，当输出功率较大时，采用连续电流模式(CCM模式)，这样可以限制变压器体积的增加，使得整体电源的体积增加有限。然而当引入CCM模式后，CCM模式的输出电压采样是需要考虑的问题。在DCM模式中，当输出二极管的电流线性下降至零的时刻，输出二极管的电压为零，采样此时辅助绕组电压，即可以准确的得到输出电容上的电压，即输出电压Vo；而在CCM模式中，输出二极管电流未下降至零，采样辅助绕组电压得到的为输出电容电压Vo和二极管导通电压Vf之和，虽然Vf相对Vo较小，可以近似忽略，但其会带来0.3～0.6V的电压偏差，实际CCM模式的输出电压会偏低，进而影响负载工作的稳定性和寿命。

针对CCM模式的采样精度误差，目前主要有两种误差修正方法。第一种思路主要是补偿二极管的导通电压Vf，其主要是计算出采样时刻的二极管电流If，并将二极管视为一个等效小电阻Rf，二极管的电压Vf即为If与Rf的乘积。这种方法存在的问题是，二极管的电压Vf与其电流If是非线性的关系，且该关系是随温度改变而发生变化，用电阻Rf无法准确计算出不同工作条件下Vf的准确值，其补偿效果无法达到很高的输出精度。第二种方法是利用DAC输出快速变化的斜坡电压，在DCM模式中通过多斜坡电压可以在单个周期内采样得到拐点电压，进而得到准确的输出电压；在CCM模式中采用单斜坡采样方法，每隔若干周期后插入一个DCM模式，得到准确输出电压，以此修正CCM模式采样中的采样误差，这种方法可以较好补偿CCM采样中二极管的采样电压，但存在问题是该方法需要高速DAC和高精度高速的比较器，另外，该采样算法十分复杂，其实用难度很大。

综上所述，现有的原边反馈反激变换器在CCM模式的采样存在采样误差，且现有方法存在误差补偿精度不够高或者存在补偿算法过于复杂等问题。因此，针对原边反馈反激变换器，提出一种实现简单、精度补偿高的CCM采样控制方法十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种原边反馈变换器及开关控制方法，可以准确的采样得到DCM与CCM模式的输出电压，自适应的得到CCM模式中的采样补偿误差，提高了CCM模式中输出电压的精度，且实现方法简单。

实现本发明目的的技术方案为：