[实用新型]功率变换器、限流单元和控制电路

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及开关型功率变换器及其限流电路、控制电路和控制方法。

背景技术

功率变换器，例如开关型功率变换器，已经被广泛应用于各种工业电子设备及消费电子设备中。以反激式(flyback)电压转换器为例，其经常被应用于输出电压需要与供电电压隔离的场合，可以提供单个或多个隔离的输出电压。反激式(flyback)电压转换器的拓扑结构相比于其他类型的开关电源相对简单，并且可以工作在较宽的输入电压变化范围内。因此在电源领域得到了广泛应用。

通常开关型功率变换器包括控制电路，用于控制开关单元的导通和关断，以实现将该功率变换器接收的供电电压转换为合适的输出电压在其输出端输出的目的。开关单元的导通和关断切换一般会产生开关电流。开关单元一般至少包括可控的主开关，控制电路可以通过控制该主开关的导通和关断切换对输出电压进行调整，该主开关的导通和关断切换产生开关电流。开关型功率变换器的控制电路通常采用的控制模式之一包括峰值电流控制脉冲宽度调制模式。简言之，在峰值电流控制脉冲宽度调制模式，控制电路一般将表征输出电压的反馈信号与表征输出电压期望值的参考信号进行运算，以提供表征该反馈信号与该参考信号之差值的差值放大信号，并将表征开关电流的采样信号与该差值放大信号比较以输出脉冲宽度调制信号，用于控制开关单元的导通和关断。事实上，为了避免开关型功率变换器系统出现次谐波振荡而影响系统稳定性，通常需要对开关电流的采样信号进行斜坡补偿，即将表征开关电流的采样信号叠加了斜坡补偿信号后再与差值放大信号比较。

在开关型功率变换器工作的过程中，一般还需要对其输出电流或者开关电流进行限流，以控制输出电流低于输出电流上限阈值或者开关流低于开关电流上限阈值，从而保证功率变换器及耦接于该功率变换器输出端的负载不受损坏。一般可以通过限定开关电流的峰值低于设定的峰值阈值来实现对开关电流或者输出电流的限流。由于输出电流是开关单元的开关电流在整个导通和关断切换周期内的平均，因而对开关电流的峰值进行限定事实上也相应地限定了输出电流，从而也限定了功率变换器允许输出的最大功率。通常峰值限流仍通过将表征开关电流的采样信号叠加斜坡补偿信号后与设定的峰值阈值比较来实现，以避免开关型功率变换器系统出现次谐波振荡问题。

然而，对表征开关电流的采样信号进行斜坡补偿后虽然可以解决次谐波振荡问题，却导致功率变换器允许输出的最大功率随系统占空比增大而减小，这是不希望出现的。系统占空比一般指开关单元中主开关的导通时间占整个导通和关断切换周期的比例。

实用新型内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种控制电路、限流单元和功率变换器。

在本公开的一个方面，提出了一种功率变换器，包括：输入端，用于接收输入电压；输出端，用于提供输出电压；开关单元，至少包括主开关，基于脉冲宽度调制信号进行导通和关断切换以调整占空比，将输入电压转换为所述输出电压，其中所述主开关的导通和关断切换产生开关电流；感性储能元件，用于在主开关导通时耦接至输入端并储存能量，并在主开关关断时耦接至输出端以释放能量，其中所述感性储能元件储存和释放能量时产生电感电流；容性储能元件，耦接输出端，用于对输出电压滤波；以及控制电路，接收表征输出电压的反馈信号、表征开关电流或电感电流的第一电流采样信号、表征输出电压的期望值的参考信号和表征开关电流或电感电流的峰值最大值的第一限流阈值，并基于该反馈信号、第一电流采样信号、该参考信号和该第一限流阈值提供脉冲宽度受调制的所述脉冲宽度调制信号至开关单元；其中该控制电路将第一电流采样信号叠加斜坡补偿信号后提供第二电流采样信号，将第一限流阈值叠加表征占空比的阈值补偿信号后提供第二限流阈值，并将第二电流采样信号与第二限流阈值比较以输出第二比较信号，所述脉冲宽度调制信号在第二电流采样信号大于第二限流阈值时基于第二比较信号将主开关关断。

根据一些实施例，所述控制电路包括限流单元，该限流单元包括：阈值补偿电路，用于接收所述第一限流阈值和所述阈值补偿信号，并将该第一限流阈值和该阈值补偿信号叠加，以提供第二限流阈值；和限流比较电路，用于接收所述第二电流采样信号和所述第二限流阈值，并将该第二电流采样信号与该第二限流阈值比较以提供所述第二比较信号；其中，当所述第二电流采样信号大于所述第二限流阈值时，所述第二比较信号触发所述脉冲宽度调制信号将所述主开关关断；当所述第二电流采样信号小于所述第二限流阈值时，所述第二比较信号不触发所述脉冲宽度调制信号。