[发明专利]控制反激式转换器输出电流的方法及其相关电源转换器

说明书

技术领域

本发明涉及电源转换领域，更具体地说，本发明涉及在初级侧调节的控制 器，其通过限制充电(charge)而不是限制电流来产生恒定输出电流。

背景技术

反激式转换器用作电池充电器和交流适配器，可向重负载提供恒定电流和 向轻负载(例如当电池充满电时)提供恒定电压。因此，称反激式转换器以恒 流模式和恒压模式工作。反激式转换器还可以各种开关循环模式工作。例如， 反激式转换器以断续导电模式(DCM)、临界导电模式(CRM)或连续导电模式(CCM) 工作。在断续导电模式中，在传递到次级电感器的所有能量均已释放之后、及 电流再次开始通过初级电感器斜坡上升之前，存在一时间间隙。

在恒流模式中，反激式转换器输出的电流理想地不应超过规定的电流限值， 尽管工作条件会发生变化并且制造过程并非总是一致。例如，恒流模式中的输 出电流不应超过预定的电流限值，尽管(i)电感器开关的基极-射极偏移电压 随温度发生变化，(ii)电流检测比较器的传播延迟和电感器开关的断开延迟， 或者(iii)转换器的变压器电感器的电感变化。

典型电感器类型的电感可变化±20％。考虑到传统电感器制造工艺如此低的 精度，初级电感器的电感L_P的变化可致使输出电流显著偏离预定电流限值。

存在各种反激式转换器的现有设计，这些设计试图产生不超过规定电流限 值的输出电流。图1(现有技术)图解说明实例性的现有技术反激式转换器10， 其既产生恒定输出电流也产生恒定输出电压。反激式转换器10以断续导电模式 工作。反激式转换器10包括变压器11、晶体管T₁ 12、控制器集成电路(IC) 13、电流检测电阻器R_CS 14和电流设定电阻器R_ISET 15。变压器11包括初级电 感器16、次级电感器17和辅助电感器18。晶体管T₁ 12充当初级电感器16的 开关。用于调节输出电流和电压的反馈是通过变压器11从反射电压接收到。

图2是现有技术中控制器IC 13的更详细的示意图。控制器IC 13包括第 一比较器19、第二比较器20、或门21、RS锁存器22、振荡器23、驱动器24、 误差放大器25、补偿网络26和恒压源27。此外，控制器IC 13还包括电源引 脚(VDD)、接地引脚(GND)、电流设定引脚(ISET)、输出引脚(OUT)、电流检 测引脚(CS)和反馈引脚(FB)。

在工作中，振荡器23启动一用于设定RS锁存器22的导通脉冲。于是，RS 锁存器22在输出引线Q上输出数字高电平，并且驱动器24使晶体管T₁ 12导 通。当晶体管T₁ 12导通时，电流以由初级电感L_P和输入电压V_IN所限定的速率 通过初级电感器15斜坡上升。随着从晶体管T₁ 12的射极流出的电流增大，电 流检测电阻器R_CS 14两端的电压也随之升高。电流检测电阻器R_CS 14两端的电 压在电流检测引脚CS上被接收到并由第二比较器20将其与电压电平V_ILIM相比 较。当电流检测电阻器R_CS 14两端的电压达到电压电平V_ILIM时，第二比较器20 跳变，并且晶体管T₁ 12关断。晶体管T₁ 12保持关断，直到在电流通过初级电 感器15斜坡上升时存储在变压器中的全部能量被传递到反激式转换器10的次 级侧为止。此时，所有电感器两端的电压开始朝零下降，直到振荡器23输出下 一导通脉冲，此时晶体管T₁ 12导通并且开关循环将重复进行。

在恒流模式中，通过调节输出电流以使电流检测电阻器R_CS 14两端的电压 等于预定电压电平V_ILIM来限制反激式转换器10的输出电流。然而，电压电平 V_ILIM通常是根据V_ILIM与输出电流I_OUT之间的以下关系式进行设定：