反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器，該恒壓控制器包括：電壓檢測(cè)模塊，配置為對(duì)輔助繞組異名端的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較；數(shù)字模塊，根據(jù)電壓檢測(cè)模塊輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)計(jì)算開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將期望的峰值電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量；峰值比較器，其第一輸入端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，其第二輸入端配置為連接開關(guān)管的源極，其輸出端產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)；脈寬調(diào)制控制器，根據(jù)關(guān)斷信號(hào)和下一周期的打開時(shí)刻產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制開關(guān)管的導(dǎo)通/關(guān)斷。本發(fā)明能夠省去快速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有利于降低成本。
【專利說明】反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器，尤其涉及一種數(shù)模混合的恒壓控制器以及采用該恒壓控制器的反激式開關(guān)電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子電力技術(shù)的迅速發(fā)展，開關(guān)電源因?yàn)榫哂懈叩碾娫崔D(zhuǎn)換效率而被大量的使用。其中，反激式開關(guān)電源由于電路簡(jiǎn)單、體積小，在家電領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的反激式開關(guān)電源電路采用的通常是次級(jí)反饋，成本較高。因此，采用專有初級(jí)反饋控制技術(shù)，消除光隔離的反饋以及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的二次調(diào)節(jié)電路是十分有必要的，這也是交流/直流(AC/DC)適配器低成本解決方案所需要的。然而，一般的初級(jí)反饋電路需要快速、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，此類模數(shù)轉(zhuǎn)換器極大地增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器，能夠省去快速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有利于降低成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種恒壓控制器，包括:
[0006]電壓檢測(cè)模塊；
[0007]數(shù)字模塊，與所述電壓檢測(cè)模塊相連；
[0008]數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述數(shù)字模塊相連；
[0009]峰值比較器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)字模塊相連；
[0010]脈寬調(diào)制控制器，與所述數(shù)字模塊和所述峰值比較器相連。
[0011]可選地，所述恒壓控制器與反激式開關(guān)電源配合使用，所述反激式開關(guān)電源包括:
[0012]整流橋，對(duì)交流輸入信號(hào)進(jìn)行整流；
[0013]變壓器，其初級(jí)繞組的同名端連接所述整流橋的輸出端，其次級(jí)繞組的異名端連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接輸出電容的一端，所述輸出電容的另一端連接所述次級(jí)繞組的同名端；
[0014]開關(guān)管，其漏極連接所述初級(jí)繞組的異名端，其源極經(jīng)由采樣電阻接地。
[0015]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊配置為對(duì)所述輔助繞組異名端的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)所得的檢測(cè)電壓分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較；
[0016]所述數(shù)字模塊根據(jù)所述電壓檢測(cè)模塊輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻；
[0017]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端接收所述期望的峰值電流的數(shù)字量，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述期望的峰值電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量并經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出；
[0018]所述峰值比較器的第一輸入端連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述峰值比較器的第二輸入端配置為連接所述開關(guān)管的源極，所述峰值比較器的輸出端產(chǎn)生所述關(guān)斷信號(hào)；
[0019]所述脈寬調(diào)制控制器根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)和下一周期的打開時(shí)刻產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通/關(guān)斷。
[0020]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊包括:
[0021]第一比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的參考電壓，其輸出端輸出第一比較結(jié)果；
[0022]第二比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的零電壓，其輸出端輸出第二比較結(jié)果。
[0023]可選地，所述數(shù)字模塊包括:
[0024]誤差檢測(cè)模塊，計(jì)數(shù)所述第一比較結(jié)果的下降沿至所述第二比較結(jié)果的下降沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Tref，并計(jì)數(shù)所述開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果的第一個(gè)下降沿至第二個(gè)上升沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Trs/2，誤差值等于Tref-Trs/4 ；
[0025]比例積分微分控制模塊，根據(jù)所述誤差值計(jì)算所述期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻。
[0026]可選地，當(dāng)所述誤差值大于0，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比增大；當(dāng)所述誤差值小于0，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)?目號(hào)的占空比減小。
[0027]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊經(jīng)由分壓網(wǎng)絡(luò)與所述輔助繞組的異名端相連，其中所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述輔·助繞組的異名端相連，所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述電壓檢測(cè)模塊的輸入端相連。
[0028]本發(fā)明還提供了一種反激式開關(guān)電源裝置，包括恒壓控制器以及與其耦合的反激式開關(guān)電源，所述恒壓控制器包括:
[0029]電壓檢測(cè)模塊；
[0030]數(shù)字模塊，與所述電壓檢測(cè)模塊相連；
[0031]數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述數(shù)字模塊相連；
[0032]峰值比較器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)字模塊相連；
[0033]脈寬調(diào)制控制器，與所述數(shù)字模塊和所述峰值比較器相連。
[0034]可選地，所述反激式開關(guān)電源包括:
[0035]整流橋,對(duì)交流輸入信號(hào)進(jìn)行整流；
[0036]變壓器，其初級(jí)繞組的同名端連接所述整流橋的輸出端，其次級(jí)繞組的異名端連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接輸出電容的一端，所述輸出電容的另一端連接所述次級(jí)繞組的同名端；
[0037]開關(guān)管，其漏極連接所述初級(jí)繞組的異名端，其源極經(jīng)由采樣電阻接地。
[0038]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊配置為對(duì)所述輔助繞組異名端的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)所得的檢測(cè)電壓分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較；
[0039]所述數(shù)字模塊根據(jù)所述電壓檢測(cè)模塊輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻；
[0040]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端接收所述期望的峰值電流的數(shù)字量，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述期望的峰值電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量并經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出；
[0041]所述峰值比較器的第一輸入端連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述峰值比較器的第二輸入端配置為連接所述開關(guān)管的源極，所述峰值比較器的輸出端產(chǎn)生所述關(guān)斷信號(hào)；
[0042]所述脈寬調(diào)制控制器根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)和下一周期的打開時(shí)刻產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通/關(guān)斷。
[0043]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊包括:
[0044]第一比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的參考電壓，其輸出端輸出第一比較結(jié)果；
[0045]第二比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的零電壓，其輸出端輸出第二比較結(jié)果。
[0046]可選地，所述數(shù)字模塊包括:
[0047]誤差檢測(cè)模塊，計(jì)數(shù)所述第一比較結(jié)果的下降沿至所述第二比較結(jié)果的下降沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Tref，并計(jì)數(shù)所述開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果的第一個(gè)下降沿至第二個(gè)上升沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Trs/2，誤差值等于Tref-Trs/4 ；
[0048]比例積分微分控制模塊，根據(jù)所述誤差值計(jì)算所述期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻。
[0049]可選地，當(dāng)所述誤差值大于0，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比增大；當(dāng)所述誤差值小于0，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)?目號(hào)的占空比減小。
[0050]可選地，所述電壓檢測(cè)模塊經(jīng)由分壓網(wǎng)絡(luò)與所述輔助繞組的異名端相連，其中所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述輔助繞組的異名端相連，所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述電壓檢測(cè)模塊的輸入端相連。
[0051]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0052]本發(fā)明實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器采用電壓檢測(cè)模塊將檢測(cè)電壓與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較，省去了快速高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有利于降低成本以及電路復(fù)雜度。
[0053]此外，本發(fā)明實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置及其恒壓控制器還能夠自適應(yīng)外圍電路的變化而引起的諧振周期變化，不會(huì)影響輸出精度；而且本發(fā)明實(shí)施例每個(gè)周期檢測(cè)初級(jí)繞組的峰值電流，防止電流過沖，從而能夠有效保護(hù)開關(guān)管；另外，本發(fā)明實(shí)施例可以省去光耦合，有利于節(jié)約空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的恒壓控制器裝置中電壓檢測(cè)模塊和數(shù)字模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0056]圖3是圖1所示的反激式開關(guān)電源裝置的典型的信號(hào)波形圖；
[0057]圖4是圖1所示的反激式開關(guān)電源裝置在輸出電壓值為期望電壓時(shí)的信號(hào)波形圖；[0058]圖5是圖1所示的反激式開關(guān)電源裝置在整個(gè)工作過程中的信號(hào)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0060]參考圖1，本實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置包括相互耦合的反激式開關(guān)電源和恒壓控制器16。其中反激式開關(guān)電源可以工作在斷續(xù)工作模式(DCM,Discontinued currentmode)，包括整流橋11、變壓器、整流二極管VD5、輸出電容C2、開關(guān)管15和采樣電阻Rs。
[0061]其中，整流橋11用于對(duì)交流輸入信號(hào)整流。作為一個(gè)非限制性的例子，交流輸入信號(hào)可以經(jīng)由電阻Rl輸入至整流橋11進(jìn)行整流，整流橋11的輸出端可以連接有電容Cl。本實(shí)施例中，整流橋11包括二極管￥01、￥02、￥03、￥04，其中二極管￥01的負(fù)極和二極管VD3的正極經(jīng)由電阻Rl連接交流輸入電源的L輸出端，二極管VDl的正極連接電容Cl的第一端(接地)，二極管VD3的負(fù)極連接電容Cl的第二端，二極管VD2的正極連接二極管VDl的正極，二極管VD4的負(fù)極連接二極管VD3的負(fù)極，二極管VD2的負(fù)極和二極管VD4的正極連接交流輸入電源的N輸出端。
[0062]變壓器的初級(jí)繞組12的同名端連接整流橋11的輸出端，次級(jí)繞組13的異名端連接整流二極管VD5的正極，整流二極管VD5的負(fù)極連接輸出電容C2的一端，輸出電容C2的另一端連接次級(jí)繞組13的同名端，輔助線圈14的同名端接地，異名端連接電阻R2。輸出電容C2配置為與負(fù)載R4并聯(lián)，輸出電容C2兩端的電壓為輸出電壓Vo。
[0063]開關(guān)管15的漏極連接初級(jí)繞組12的異名端，其源極經(jīng)由采樣電阻Rs接地。
[0064]恒壓控制器16包括電壓檢測(cè)模塊161、數(shù)字模塊162、數(shù)模轉(zhuǎn)換器163、峰值比較器164、脈寬調(diào)制控制器165。
[0065]其中，電壓檢測(cè)模塊161`配置為對(duì)輔助繞組14的異名端的輸出電壓Vaux進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)所得的檢測(cè)電壓Vsense分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較。本實(shí)施例中，電壓檢測(cè)模塊161經(jīng)由分壓網(wǎng)絡(luò)與輔助繞組14的異名端相連，其中分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端與輔助繞組14的異名端相連，分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端與電壓檢測(cè)模塊161的輸入端相連。作為一個(gè)非限制性的例子，該分壓網(wǎng)絡(luò)可以包括串聯(lián)的電阻R2和電阻R3，其中電阻R2的第一端連接輔助線圈14的異名端，電阻R2的第二端連接電阻R3的第一端，電阻R3的第二端接地，電阻R2的第二端作為分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端。此外，分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端還可以連接有二極管VD6，二極管VD6的負(fù)極連接分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端，正極接地。
[0066]數(shù)字模塊162與電壓檢測(cè)模塊161相連,根據(jù)電壓檢測(cè)模塊161輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量Vpp_d，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)Toff計(jì)算開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻Ton。
[0067]數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)163與數(shù)字模塊162相連，將期望的峰值電流的數(shù)字量Vpp_d轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量。
[0068]峰值比較器164的第一輸入端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器163的輸出端，其第二輸入端配置為連接開關(guān)管15的源極，其輸出端產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)Toff。
[0069]脈寬調(diào)制(PWM)控制器與數(shù)字模塊162和峰值比較器164相連，根據(jù)關(guān)斷信號(hào)Toff和下一周期的打開時(shí)刻Ton產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM以控制開關(guān)管15的導(dǎo)通/關(guān)斷。[0070]對(duì)于本實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置來說，經(jīng)過整流橋11，當(dāng)開關(guān)管15導(dǎo)通時(shí)，初級(jí)繞組12的電勢(shì)上正下負(fù)，次級(jí)繞組13上負(fù)下正，整流二極管VD5關(guān)斷，輸出電壓Vo依靠電容C2供電；當(dāng)開關(guān)管15關(guān)斷的時(shí)候，初級(jí)繞組12電勢(shì)上負(fù)下正，次級(jí)繞組13電勢(shì)上正下負(fù)，整流二極管VD5打開，此時(shí)，儲(chǔ)存的能量給電容C2充電并給負(fù)載R供電。一般地，二極管VD6的主要作用是提供泄放通路，同時(shí)給檢測(cè)電壓Vsense濾波，為了更加清楚的分析系統(tǒng)，一般不予以考慮。
[0071]參考圖2，電壓檢測(cè)模塊161包括第一比較器21和第二比較器22。其中第一比較器21的第一輸入端接收檢測(cè)電壓Vsense，其第二輸入端接收預(yù)設(shè)的參考電壓Vref，其輸出端輸出第一比較結(jié)果。第二比較器22的第一輸入端接收檢測(cè)電壓Vsense,其第二輸入端接收預(yù)設(shè)的零電壓Vzero，其輸出端輸出第二比較結(jié)果。
[0072]數(shù)字模塊162包括誤差檢測(cè)模塊23和比例積分微分(PID)控制模塊24。其中，誤差檢測(cè)模塊23計(jì)數(shù)第一比較結(jié)果的下降沿至第二比較結(jié)果的下降沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Tref，并計(jì)數(shù)開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果的第一個(gè)下降沿至第二個(gè)上升沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Trs/2,誤差值Error (n)等于Tref-Trs/4。PID控制模塊24根據(jù)誤差值Error (n)和Error (n_l)計(jì)算期望的峰值電流的數(shù)字量Vpp_d,并根據(jù)關(guān)斷信號(hào)Toff計(jì)算開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻Ton。
[0073]參考圖3，圖3中PWM為開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，Ip為初級(jí)繞組的電流，Is為次級(jí)繞組的電流，Vsense為檢測(cè)電壓Vsense的波形。結(jié)合圖1和圖3，本實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置的工作過程大致如下:當(dāng)開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM驅(qū)動(dòng)開關(guān)管15導(dǎo)通的時(shí)候，輸入電壓依次經(jīng)過初級(jí)繞組12、開關(guān)管15和采樣電阻Rs。此時(shí)初級(jí)繞組12的電流Ip以一定的斜率達(dá)到峰值電流Ipk，初級(jí)繞組12的電感儲(chǔ)存能量。此時(shí)，檢測(cè)電壓Vsense為-(Naux/Np)*Vin*R3/(R2+R3)，其中Naux為輔助繞組14的匝數(shù)，Np為初級(jí)繞組12的匝數(shù)，Vin為交流輸入信號(hào)經(jīng)過整流濾波后的電壓值，R3為電阻R3的電阻值，R2為電阻R2的電阻值。
[0074]當(dāng)開關(guān)管15關(guān)斷的時(shí)候，變壓器電感處于退磁階段，此時(shí)初級(jí)繞組12的電流Ip為0，次級(jí)繞組13的電流Is為Ipk*(Np/Ns)，其中Ipk為初級(jí)繞組12的峰值電流，Np為初級(jí)繞組12的匝數(shù)，Ns為次級(jí)繞組13的匝數(shù)。此時(shí)，檢測(cè)電壓Vsense的電壓值為(Vo+VD)*(Naux/Ns)，其中VD是整流二極管VD5的電壓壓降，Vo為輸出電壓Vo的電壓值。電感退磁階段結(jié)束以后，初級(jí)繞組12的等效電感L和開關(guān)管108漏極的等效電容以一定的頻率諧振。
[0075]參考圖4和圖5，本實(shí)施例的反激式開關(guān)電源裝置的工作過程進(jìn)一步描述如下:為了達(dá)到恒壓(CV)的目的，根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)鐘，計(jì)數(shù)第一比較結(jié)果Vref_c的下降沿到第二比較結(jié)果Vzero_c的下降沿的時(shí)鐘(elk)個(gè)數(shù),其值記為Tref。一旦第一比較結(jié)果Vref_c出現(xiàn)高電平，則Tref清零，這樣可以有效的避免檢測(cè)電壓Vsense在漏電感和等效電容產(chǎn)生諧振導(dǎo)致的誤操作。第二比較結(jié)果Vzer0_c還用于計(jì)算諧振周期，可根據(jù)開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果Vzero_c的第二個(gè)上升沿43來判斷，第二比較結(jié)果Vzero_c的第一個(gè)下降沿42到第二個(gè)上升沿43就是1/2的諧振周期(Trs/2)。通過計(jì)算得到的諧振周期，便可以計(jì)算出第一個(gè)1/4諧振周期44。顯然，誤差值就等于Tref-Trs/4。
[0076]當(dāng)Tref-Trs/4剛好為0的時(shí)候,表明輸出電壓剛好為期望值。當(dāng)Tref-Trs/4大于0時(shí)候,表明輸出電壓小于期望值,應(yīng)該提高占空比，比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量(對(duì)應(yīng)于導(dǎo)通時(shí)間)使得開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比增大。當(dāng)Tref-Trs/4小于O的時(shí)候，表明輸出電壓大于期望值，應(yīng)該減少占空比，比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比減小。顯然，誤差值的精度和系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率有關(guān)，系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率越高精度越高。
[0077]由于諧振周期的計(jì)數(shù)是通過第二比較結(jié)果Vzer0_c計(jì)算的，因此有很高的自適應(yīng)的能力。因?yàn)樵跍囟取⑤斎腚妷?、外界噪聲影響下，其諧振周期在同一個(gè)外圍電路都表現(xiàn)出不同的值，所以提供了數(shù)字模塊和模擬模塊的強(qiáng)大兼容。
[0078]圖5中Vswitch也是預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號(hào)。Vswitch和Vsense比較以后產(chǎn)生的比較信號(hào)Vswi_c可以用來輔助判斷恒流到恒壓的轉(zhuǎn)換。Vswich輔助系統(tǒng)兼容其他模式(例如恒流模式)，恒流到恒壓之間的轉(zhuǎn)換可以通過Vref的Tref來判斷。因?yàn)楫?dāng)Tref-Trs/4大于0的時(shí)候，輸出電壓未達(dá)到期望值，有模式轉(zhuǎn)換的可能。當(dāng)恒流模式轉(zhuǎn)恒壓模式的閾值較大的時(shí)候，可以通過Vswitch來判斷，確保系統(tǒng)正常工作。其中漏電感和等效電容的諧振部分如圖4中曲線41所示。其中圖5中的Treset指的次級(jí)繞組的退磁時(shí)間。
[0079]結(jié)合圖1至圖5，通過第一比較器21和第二比較器22，誤差檢測(cè)模塊23通過計(jì)算可以得到本次的誤差值，表現(xiàn)在Tref的時(shí)鐘個(gè)數(shù)。PID控制模塊24根據(jù)本次的誤差值和前兩次的誤差值，通過數(shù)字PID算法，計(jì)算出期望的峰值電流的數(shù)字值Vpp_d。之后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將期望的峰值電流的數(shù)字值Vpp_d轉(zhuǎn)換成模擬值Vpp_a，作為峰值比較器164的基準(zhǔn)信號(hào)，當(dāng)然可以適當(dāng)?shù)氖褂秒娙輥沓ピ肼?。因?yàn)镻ID本身是一種補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所以PID控制模塊24既是控制網(wǎng)絡(luò)又是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，所以無需模擬補(bǔ)償。當(dāng)初級(jí)繞組的電流達(dá)到期望值的時(shí)候，峰值比較器164翻轉(zhuǎn)，PWM控制器165控制開關(guān)管15關(guān)斷。數(shù)字模塊162還根據(jù)開關(guān)管15的打開時(shí)間，以及固定的開關(guān)周期，計(jì)算開關(guān)管15的關(guān)斷時(shí)間，產(chǎn)生下一個(gè)周期的打開時(shí)刻Ton。根據(jù)開關(guān)管15關(guān)斷時(shí)計(jì)算的Vpp_d值，再次控制本周期的開關(guān)管15的導(dǎo)通時(shí)間Tonl (注:導(dǎo)通時(shí)間Tonl指的初級(jí)繞組的電流從0到Vpp_a的時(shí)間)。由此可見本系統(tǒng)控制的是初級(jí)繞組12的電流，因?yàn)橹挥须娏骺梢詼?zhǔn)確的反映出輸入的功率(LI2/2)，而不是導(dǎo)通時(shí)間。如果計(jì)算開關(guān)管15的導(dǎo)通時(shí)間Tonl，那么傳遞的能量不僅和導(dǎo)通時(shí)間Tonl有關(guān)，還和輸入電壓Vin有關(guān)，此時(shí)的能量由(Vin*Tonl/L)2L/2決定，會(huì)因?yàn)檩斎腚妷旱淖兓瘜?dǎo)致能量的變化，其中Vin是交流輸入信號(hào)經(jīng)過整流濾波以后的信號(hào)，Tonl是開關(guān)管15的導(dǎo)通時(shí)間，L是初級(jí)繞組12的電感值。
[0080]綜上，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案采用峰值電流檢測(cè)技術(shù)，系統(tǒng)響應(yīng)加快，峰值電流保護(hù)使系統(tǒng)更加的穩(wěn)定。本實(shí)施例采用比較器來替代模數(shù)轉(zhuǎn)換器，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，比較器的個(gè)數(shù)最優(yōu)化。只需兩個(gè)比較器。另外，本實(shí)施例可以省掉光耦合，節(jié)約了空間，減少了成本和復(fù)雜度，保護(hù)時(shí)間比次級(jí)快(因?yàn)閺某跫?jí)采樣無需經(jīng)過次級(jí))，即飽和保護(hù)速度快。此外，本實(shí)施例內(nèi)置數(shù)字補(bǔ)償，無需外部模擬補(bǔ)償。
[0081]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種恒壓控制器,其特征在于,包括: 電壓檢測(cè)模塊； 數(shù)字模塊，與所述電壓檢測(cè)模塊相連； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述數(shù)字模塊相連； 峰值比較器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)字模塊相連； 脈寬調(diào)制控制器，與所述數(shù)字模塊和所述峰值比較器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒壓控制器，其特征在于，所述恒壓控制器與反激式開關(guān)電源配合使用，所述反激式開關(guān)電源包括: 整流橋，對(duì)交流輸入信號(hào)進(jìn)行整流； 變壓器，其初級(jí)繞組的同名端連接所述整流橋的輸出端，其次級(jí)繞組的異名端連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接輸出電容的一端，所述輸出電容的另一端連接所述次級(jí)繞組的同名端； 開關(guān)管，其漏極連接所述初級(jí)繞組的異名端，其源極經(jīng)由采樣電阻接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒壓控制器，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)模塊配置為對(duì)所述輔助繞組異名端的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)所得的檢測(cè)電壓分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較； 所述數(shù)字模塊根據(jù)所述電壓檢測(cè)模塊輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端接收所述期望的峰值電流的數(shù)字量，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述期望的峰值電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量并經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出； 所述峰值比較器的第一輸入端連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述峰值比較器的第二輸入端配置為連接所述開關(guān)管的源極，所述峰值比較器的輸出端產(chǎn)生所述關(guān)斷信號(hào)； 所述脈寬調(diào)制控制器根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)和下一周期的打開時(shí)刻產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通/關(guān)斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒壓控制器，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊包括: 第一比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的參考電壓，其輸出端輸出第一比較結(jié)果； 第二比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的零電壓，其輸出端輸出第二比較結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒壓控制器，其特征在于，所述數(shù)字模塊包括: 誤差檢測(cè)模塊，計(jì)數(shù)所述第一比較結(jié)果的下降沿至所述第二比較結(jié)果的下降沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Tref，并計(jì)數(shù)所述開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果的第一個(gè)下降沿至第二個(gè)上升沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Trs/2，誤差值等于Tref-Trs/4 ； 比例積分微分控制模塊，根據(jù)所述誤差值計(jì)算所述期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的恒壓控制器，其特征在于，當(dāng)所述誤差值大于O，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比增大；當(dāng)所述誤差值小于O，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒壓控制器，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊經(jīng)由分壓網(wǎng)絡(luò)與所述輔助繞組的異名端相連，其中所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述輔助繞組的異名端相連，所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸出端與所述電壓檢測(cè)模塊的輸入端相連。
8.一種反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，包括恒壓控制器以及與其耦合的反激式開關(guān)電源，所述恒壓控制器包括: 電壓檢測(cè)模塊； 數(shù)字模塊，與所述電壓檢測(cè)模塊相連； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，與所述數(shù)字模塊相連； 峰值比較器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述數(shù)字模塊相連； 脈寬調(diào)制控制器，與所述數(shù)字模塊和所述峰值比較器相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述反激式開關(guān)電源包括: 整流橋，對(duì)交流輸入信號(hào)進(jìn)行整流； 變壓器，其初級(jí)繞組的 同名端連接所述整流橋的輸出端，其次級(jí)繞組的異名端連接整流二極管的正極，所述整流二極管的負(fù)極連接輸出電容的一端，所述輸出電容的另一端連接所述次級(jí)繞組的同名端； 開關(guān)管，其漏極連接所述初級(jí)繞組的異名端，其源極經(jīng)由采樣電阻接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于， 所述電壓檢測(cè)模塊配置為對(duì)所述輔助繞組異名端的輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)所得的檢測(cè)電壓分別與預(yù)設(shè)的參考電壓和零電壓進(jìn)行比較； 所述數(shù)字模塊根據(jù)所述電壓檢測(cè)模塊輸出的比較結(jié)果產(chǎn)生期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)接收到的關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端接收所述期望的峰值電流的數(shù)字量，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述期望的峰值電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為期望的峰值電流的模擬量并經(jīng)由所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出； 所述峰值比較器的第一輸入端連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，所述峰值比較器的第二輸入端配置為連接所述開關(guān)管的源極，所述峰值比較器的輸出端產(chǎn)生所述關(guān)斷信號(hào)； 所述脈寬調(diào)制控制器根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)和下一周期的打開時(shí)刻產(chǎn)生開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制所述開關(guān)管的導(dǎo)通/關(guān)斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊包括: 第一比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的參考電壓，其輸出端輸出第一比較結(jié)果； 第二比較器，其第一輸入端接收所述檢測(cè)電壓，其第二輸入端接收所述預(yù)設(shè)的零電壓，其輸出端輸出第二比較結(jié)果。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述數(shù)字模塊包括: 誤差檢測(cè)模塊，計(jì)數(shù)所述第一比較結(jié)果的下降沿至所述第二比較結(jié)果的下降沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Tref，并計(jì)數(shù)所述開關(guān)管關(guān)斷后第二比較結(jié)果的第一個(gè)下降沿至第二個(gè)上升沿的時(shí)鐘數(shù)，其值記為Trs/2，誤差值等于Tref-Trs/4 ； 比例積分微分控制模塊，根據(jù)所述誤差值計(jì)算所述期望的峰值電流的數(shù)字量，并根據(jù)所述關(guān)斷信號(hào)計(jì)算所述開關(guān)管下一周期的打開時(shí)刻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，當(dāng)所述誤差值大于O，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比增大；當(dāng)所述誤差值小于O，所述比例積分微分控制模塊產(chǎn)生的開關(guān)管下一周期的期望的峰值電流的數(shù)字量使得所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比減小。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反激式開關(guān)電源裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊經(jīng)由分壓網(wǎng)絡(luò)與所述輔助繞組的異名端相連，其中所述分壓網(wǎng)絡(luò)的輸入端與所述輔助繞組的異名端相連，所述分壓網(wǎng)絡(luò)的`輸出端與所述電壓檢測(cè)模塊的輸入端相連。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103795254SQ201210421292
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】代國定, 張欽陽, 史江義, 蘇小偉, 王水平 申請(qǐng)人:華潤(rùn)矽威科技（上海）有限公司