[发明专利]具有临界导通模式的反激变换器

说明书

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及开关电源控制技术，特别涉及一种具有临界导通模 式的反激变换器。

技术背景

开关电源的发展中，出现了3种基本的拓扑结构，升压型(Boost)、降压型(Buck)和 升压-降压(Boost-Buck)型结构，三种结构都有各自的优点和缺点。而反激变换器是从升压- 降压基本结构衍生出来的。通常可以等效为升压-降压的结构形式。反激变换器的基本组成结 构包括逻辑控制模块、驱动模块、功率开关管、基准模块和保护电路模块等。逻辑控制模块 根据基准模块提供的各种基准电压和电流，与采集的信号进行比较，输出驱动信号，通过驱 动模块对功率开关管的导通和关断进行控制，输出稳定的电压供给负载。保护模块主要是提 供各种保护功能，如过压、过流、超温等。对于不同的电路模式，逻辑控制模块的结构有所 不同。

反激变换器使用了变压器，并通过变压器实现了输出和输入的隔离，因此反激变换器特 别适用在具有较高安全要求的场合和应用条件下，比如医疗电器、汽车电器等领域。反激变 换器在开关管导通期间，通过开关管对变压器原边电感充电储存能量，变压器副边由于整流 二极管反偏，所以不会给负载和电容提供能量。反激变换器在开关管关断期间，储存在变压 器原边的能量，通过变压器副边和整流二极管将能量提供给负载并补偿开关管导通期间电容 损失的能量。根据开关管开启时，副边电流是否变为零可以将反激变换器划分为断续导通模 式(DCM)和连续导通模式(CCM)。断续导通模式下，系统传输函数中不含右半平面零点， 所以其负载电流突变的瞬态响应更快且引起输出电压的波动尖峰更低。而在断续导通模式下， 由于有右半平面零点的存在，必须减少误差放大器的带宽才能使反馈环稳定，从而也使得误 差放大器的补偿网络更加复杂。而临界导通模式(BCM)则是工作在断续导通和连续导通的 分界点，在该模式下，负载电流刚好降为零，然后开关管就开始导通。开关管的损耗会更小。 当负载发生变化时，其开关频率也会发生变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种具有临界导通模式的反激变换器，改善开关 电源性能。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，具有临界导通模式的反激变换器，包括 逻辑控制模块、驱动模块、功率开关管、基准模块和保护电路模块，其特征在于，还包括原 边采样模块、边界导通比较器、误差放大器、电阻R1、电容C1、开关S1、采样保持模块； 所述逻辑控制模块根据基准模块提供的基准电压和电流，与采集的电压和电流进行比较，输 出驱动信号，通过驱动模块对功率开关管的导通和关断进行控制，输出稳定的电压供给负载；

所述原边采样模块与变压器原边和功率开关管连接，检测功率开关管的电压和电源电压， 通过这两个电压来判断反激过程中负载放电情况，并且通过边界导通比较器，使反激变换器 工作在临界导通模式下，所述边界导通比较器连接逻辑控制模块和原边采样模块；

所述误差放大器通过采样保持模块与逻辑控制模块连接，电阻R1、电容C1、开关S1构 成误差放大器的补偿网络，逻辑控制模块通过开关S1控制电阻R1、电容C1的连接，实现临 界导通模式下的负载电流恒流要求。

具体的，所述逻辑控制模块包括控制器、电流比较器、低电流振荡器、电流放大器和峰 值电流比较器。

可选的，所述功率开关管为外置器件或内置器件。

具体的，所述功率开关管为场效应晶体管。

进一步的，所述逻辑控制模块通过检测场效应晶体管的源极采样电阻上的电压信号，得 到开关管导通时的电感电流，限制变压器原边的峰值电流，并设定负载的电流值。

具体的，所述功率开关管为绝缘栅双极型晶体管或双极型晶体管。

本发明的有益效果是，电路工作在介于连续模式和断续模式的临界导通模式下，具有较 好的负载变化瞬态响应，电压尖峰更小，所需外围元件更少，所占尺寸和空间小，临界导通 下的功率器件的开关损耗更小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是误差放大器和电阻R1、电容C1和开关S1的等效电路图；

图3是误差放大器及其补偿网络的一种连接关系示意图；

图4是误差放大器及其补偿网络的另一种连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。