[发明专利]具有初级绕组反馈和无源缓冲网络的绝缘电压转换器及相应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有初级绕组反馈和无源缓冲网络的绝缘电压转换器及相 应控制方法。具体来说，下面的说明涉及一种具有PWM(脉宽调制)控制的回 扫型切换转换器，显然这只是一种具体示例而不失通用性。

背景技术

本领域公知的是，电压转换器(或者，更简单说，调节器或电源)在输入电 压和具有期望值的调节输出电压之间具有电绝缘，其中该电绝缘通过互感器来实 现，该互感器具有接收输入电压的初级绕组和输出调节输出电压的次级绕组。通 常采用两种技术来控制这些电压转换器，这两种技术都是通过实施反馈，一种是 在互感器的次级侧，一种是在互感器的初级侧。在第一种情况下，反馈电压直接 从和输出并行的互感器的次级绕组获取，然后经光耦装置发送到调节电路，从而 保持电绝缘。在第二种情况下，反馈电压通常在辅助绕组获取，该辅助绕组一般 是设置在互感器的初级侧。初级侧进行反馈可以避免使用外部绝缘装置(例如， 其他的光耦器或互感器)，但是却必然导致消耗电平变高，从而降低调节的效率。

目前已经提出许多用于实现具有初级绕组反馈的高效电压调节的控制技术， 但是没有一种是完全令人满意的。

具体来说，已经提出采用一种特意提供的采样保持装置，用于在互感器去磁 结束时也就是当该电压值对应于输出电压值时对辅助绕组上的反馈电压进行采 样，其中该电压值通过公知方式成为输出电压值的可信复本(faithful replica)。

详细说，如图1所示，绝缘回扫型的电压转换器1对峰值电流进行控制并具 有初级绕组反馈，该电压转换器具有第一输入端IN₁和第二输入端IN₂，这两个输 入端用于从例如电压发生器2接收输入电压V_in，该电压转换器还具有第一输出端 OUT₁和第二输出端OUT₂，其中输出电容器3连接在这两个输出端之间，且这两 个输出端之间端电压为具有调节值的输出电压V_out。电压转换器1将输出电流I_out 提供给负载。

电压转换器1包括互感器4，该互感器具有初级侧以及和初级侧电绝缘的次 级侧，该互感器具有初级绕组5、次级绕组6和辅助绕组7(辅助绕组位于互感器 4的初级侧)。例如，互感器4的初级绕组5和次级绕组6之间的匝数比为N，次 级绕组6和辅助绕组7之间为单位匝数比。初级绕组5具有第一端子和第二端子， 第一端子连接到第一输入端IN₁，第二端子连接到控制开关8，该控制开关可被致 动从而控制电压转换器1的PWM工作。次级绕组6具有对应的第一端子和对应 的第二端子，第一端子经插入的第一整流二极管9而连接到第一输出端OUT₁，第 二端子连接到第二输出端OUT₂。辅助绕组7具有对应的第一端子和对应的第二端 子，该第一端子上具有辅助电压V_aus且该第一端子连接到电阻分压器10，该第二 端子连接到参考电位。图1示出互感器4的初级绕组的磁感L_m和同一初级绕组5 的漏电感L_pe，该磁感连接在初级绕组5的两端，该漏电感连接到第一输入端IN₁。

例如功率MOS晶体管的控制开关8具有连接到初级绕组5的第一导电端、 经传感电阻器11连接到参考电位的第二导电端、以及用于控制电压转换器1的 PWM工作且连接到控制电路12的控制端。

电阻分压器10包括第一电阻器13和第二电阻器14，它们串连在辅助绕组7 的第一端子和参考电位之间，并限定出具有反馈电压V_fb(和辅助电压V_aus成比例) 的中间节点15。

电压转换器1还包括自给电容器16，它经第二整流二极管17连接到辅助绕 组6，以及在互感器4去磁期间通过公知方式供给自给电压V_cc至控制电路12。

详细来说，控制电路12具有连接到中间节点15且接收反馈电压V_fb的第一 输入、连接到传感电阻器11且接收传感电压V_s(和初级绕组5中的循环电流成比 例)的第二输入、以及连接到控制开关8的控制端且提供驱动信号DR的输出。