[发明专利]全桥变换器模式切换控制方法及切换控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换技术，特别是涉及一种全桥变换器的移相和有限双极性模式切换控制方法及切换控制电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，以直流变换器为核心的开关电源应用越来越广泛，同时，对变换器的效率要求越来越高。作为一种直流变换器拓扑，移相全桥拓扑可以实现开关管的零电压开关，极大的降低了开关损耗，能较好的满足使用需求。

图1～4所示是几种可以实现零电压开关的移相全桥电路原理图。

其中，二极管D1～D4分别是开关管Q1～Q4的内部寄生二极管或外接二极管，电容C1～C4分别是Q1～Q4的寄生电容或外接电容。Lr是谐振电感，它包括了变压器的漏感。Lo是输出端续流电感。通过谐振电感Lr和续流电感Lo给开关管的结电容进行充放电，从而实现开关管Q1～Q4零电压开关。

在现有的实际应用中，开关管的驱动一般由专用芯片给出，如UCC2875、UCC2895等。图5～6所示是UCC2895的内部原理框图及其输出的时序图(这些内容并入本发明)：

其中，移相输出信号OUTA、OUTB、OUTC、OUTD分别驱动开关管Q1、Q2、Q3、Q4。移相控制方式下，开关管Q1和Q2轮流导通，各导通180度角，开关管Q3和Q4也是这样。但开关管Q1和Q4不同时导通，若开关管Q4先导通，开关管Q1后导通，两者相差一个角度，即移相角，那么，开关管Q3和Q4就组成超前臂，开关管Q1和Q2组成滞后臂。通过调节移相角的大小可调节输出电压。

当负载电流较大时，全桥电路的四个开关管都可以实现软开关。但当负载电流较小(＜50％额定负载电流)时，谐振电感和续流电感中的电流较小，其能量不足以抽走将要开通的开关管的结电容上的电荷，因此，当该开关管开通时，就无法实现零电压开通，其开关损耗加大。随着负载电流的进一步减小，开关损耗进一步加大，尤其是滞后臂的开关损耗。在接近空载时，开关管上的电压接近Vin，其结电容上的能量为：

12*C*Vin2]]>

(其中，C为开关管的结电容容量或外接电容的容量或两者并联的等效容量)。当开关管开通时，结电容上的能量全部消耗与该开关管中。而传统的PWM模式中，开关管的电压仅为Vin/2。因此，在轻载时，移相模式的开关损耗是PWM模式的四倍。

综上所述，目前的移相全桥电路，在轻载时无法彻底实现开关管的零电压开通，尤其是接近空载时，开关损耗急剧增大。开关损耗的增大一方面不利于开关管的散热；另一方面，不利于变换器在较宽的负载范围内获得较高的效率。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种模式切换控制方法及切换控制电路，能使全桥变换器获得更高效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种全桥变换器的模式切换控制方法，包括以下步骤：

a.采集反映所述全桥变换器的负载轻重的信号；

b.分析所述信号是否属于预先界定的反映重负载的信号，是则进入步骤c，否则进入步骤d；

c.控制所述全桥变换器在移相模式下工作；

d.控制所述全桥变换器在有限双极性模式下工作。

优选地，步骤a中，所述反映所述全桥变换器的负载轻重的信号为负载电流信号；步骤b中，采集到的负载电流小于50％额定负载电流时，进入步骤d。

步骤b包括：

b1.对所述信号进行滤波、放大处理；

b2.比较放大信号值与预设的基准值，如果所述放大信号值大于所述基准值则进入所述步骤c，否则进入所述步骤d。

步骤c中，所述移相模式下的所述控制包括：

使所述全桥变换器中第一桥臂上的第一开关管和第二开关管轮流导通半个周期，第二桥臂上的第三开关管和第四开关管轮流导通半个周期，所述第三开关管的导通比对应的所述第二开关管的导通相差一个移相角，所述第四开关管的导通比对应的所述第一开关管的导通也相差一个移相角。

步骤d中，所述有限双极性模式下的所述控制包括：