[发明专利]用于反激式开关电源的输出电流恒定控制电路及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子中的开关电源技术领域，尤其涉及一种用于反激式开关电 源的输出电流恒定控制电路及控制方法。

背景技术

我们一般所说的开关电源是指从高压交流到低压直流的变换器(AC-DC ADAPTOR)，开关电源系统的工作由控制部分控制，控制的内容包括开关管的开关 控制，输出的电压及电流控制，各种保护控制等。其中对输出部分的控制包括输出 电压和输出电流的控制，其中对输出电流的控制一般有恒流输出控制，如LED应用， 也有限流输出控制方式，既输出最大电流限制，正常情况下恒压输出，电流由负载 的大小决定，但当负载大到一定程度限制输出的最大电流，如电池充电器的应用， 这二种输出都需要对最大的输出电流进行控制，一般的控制方法有二种，如图1， 系统取样输出电流信号，对电流误差信号进行放大并反馈到输入级的控制部分，通 过改变开关的脉冲对系统的输出进行控制，使输出电流保持恒定，在这种方式中， 一般的开关电源输出级和输入级是通过变压器相互隔离的，这种方法需要把输出级 的信号隔离反馈到输入级，需要隔离传输，电路复杂，成本高；另种常用的控制方 案见图2，就是在输出级的回路上串联限流控制的元件，使回路上的电流不超过规 定的电流。在这种方案中限流部分串接在输出的回路中，该部分电路的工作需要损 耗一定的压降，这部分损耗的压降乘工作电流就是损耗的能量，会降低系统的工作 效率，增加电源系统的发热，同时增加电路结构的复杂性和增加元件直接成本。这 二种方案中都需要输出级参与反馈或控制。

随着技术的发展和对环境保护的要求提高，整个社会对电源系统的效率、结构， 体积提出了更高的要求。最近发展起了的一种新的控制结构，它的输出控制通过变 压器的初级完成，不需要次级电路参与。它包括初级线圈、次级线圈、辅助线圈， 它利用开关电源系统工作时初级的信号(包括开关电流信号和变压器中反应出来的 电压和电流信号)来控制输出电流的恒定或限流。这个方案是解决了图一和图二的 问题，但是目前的控制方法复杂，不成熟，对外围的元器件要求严格，使产品设计 困难。其主要的对输出恒流的控制控制原理如下：

IOUT*VOUT＝PIN*η，                (1)

其中IOUT为在恒流输出状态下需要被控制的输出恒流电流，VOUT为输出电压， 由负载状况决定，PIN为系统的输入功率，需要被控制的，以实现输出要求的IOUT。 η为系统的效率。

f为开关管的工作频率。

PIN＝1/2Ipeak²LP*f，                (2)

其中Ipeak为每个开关周期中开关管的峰值电流，由控制电路控制，LP为变压 器初级线圈的电感量，由变压器的参数设计确定，在变压器生产完成后形成的一个 物理参数。

由公式1和公式2可以得到：IOUT＝1/2Ipeak²*LP*f*η/VOUT            (3)

由公式3可以看到，为了得到一个精确的恒流输出，控制电路必须精确检测 VOUT，同时精确控制频率f，Ipeak的值，同时要求LP的值精确。LP参数是由变压器 决定的，LP要求精确，对变压器的制作工艺要求就高，产品的不合格率就高，VOUT 的检测，Ipeak，f的控制是由控制部分实现的，在公式3中，除开LP还有1/2Ipeak²*f* η/VOUT影响IOUT。

在一般的开关电源系统中的控制最终就是控制开关管的开通和关闭，同时开关 管的开通或关闭的开关信号同时也反馈和参与到控制之中，那么对开关信号的取样 一般只分为开关管的导通时间TON，开关管的关闭时间TOFF，及相关联的各种信号 如周期T＝TON+TOFF，频率F＝1/(TON+TOFF)，占空比D＝TON/T等，即一般的控制方 法就是只利用这二个信号，如公式3中的f就是由这二个信号的变换得到的，f就是 利用TON和TOFF信号所得到，在公式2和3中，我们看到只有f参与到控制电路之中。 是由1/(TON+TOFF)实现的。

这里参数很多，每个参数的误差都会影响到最后IOUT输出的误差，为了实现 IOUT精度达到一定的要求，就要求控制电路精确控制，使控制电路很难实现，使批 量生产的一致性和成品率降低。

发明内容