[实用新型]一种准谐振反激式变换器及其控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源管理电路中的准谐振（QR）技术，尤其涉及一种准谐振反激式变换器及其控制器。

背景技术

电源管理电路的应用非常广泛，绝大多数电源管理电路都需要内置或者外置MOSFET，通过检测流过MOSFET的电流值可以得到与该电流值相关的电压信号或者电流信号，然后根据该电压信号或者电流信号来控制该MOSFET的导通和关断。

准谐振（QR）反激式变换器应用非常广泛。这种架构的主要特征是能够实现零电压导通（ZVS）工作，可以有效降低开关损耗，同时帮助弱化电磁干扰（EMI）信号。图1A为准谐振反激式变换器10的原理图，其可包括电阻R_P、变压器101、电感L_P、开关管M₁、电容器C_P、二极管D₀、输出电容器C_out、以及控制器100。准谐振反激式变换器10与传统的反激式变换器的原理基本一样，区别在于开关管M₁的导通时刻不一样。本领域技术人员可以明白，准谐振反激式变换器10可以采用其他合适的结构，而不限于图1A中所示的具体实施方式。以图1A为例，控制器100产生驱动信号Drv用于控制开关管M₁的导通和关断，从而控制输入电压V_in的通断。当开关管M₁导通时，输入电压V_in经由变压器101转换成输出电压V_out，并在变压器101中储存能量。当开关管M₁关断后，输入电压V_in不再向变压器101供电，变压器101中储存的能量继续提供输出电压V_out。当变压器101的副边绕组中的能量释放完毕之后（即变压器101磁通完全复位之后），在开关管M₁的漏极出现正弦波振荡电压，其振荡频率由L_P、C_P决定，衰减因子由R_P决定。对于传统的反激式变换器，其工作频率是固定的，因此开关管M₁再次导通有可能出现在振荡电压的任何位置（包括峰顶和谷底）。而准谐振反激式变换器10增加了磁通复位检测功能（通常是由变压器101的辅助绕组来实现），以便在检测到振荡电压达到最低点时导通开关管M₁以实现零电压导通（或是低电压导通），这将减少开关损耗，降低EMI噪声。

图1B为图1A中的开关管M₁源漏两端电压V_DS相对于时间T的波形图。开关管M₁导通时电压V_DS为0，开关管M₁关断后电压V_DS为高，而当变压器101的副边绕组中的能量释放完毕之后（即变压器磁通完全复位），在开关管M₁的漏极出现正弦波振荡电压，如图1B中所示的波谷和波峰。准谐振反激式变换器10具有磁通复位检测功能，以便在检测到振荡电压达到最低点时（例如，时间t1和t2）导通开关管M₁以实现零电压导通，即谷底导通。

图1C为传统的准谐振反激式变换器的控制器100的架构图。控制器100可包括过零检测比较器103、定时器104、与门106、驱动脉冲产生模块107、以及驱动模块108。过零检测比较器103用于检测变压器101的磁通复位（DEM信号）从而在检测到振荡电压的谷底时输出谷底检测信号ZCD。定时器104用于频率限制，以在定时器时间内屏蔽谷底检测信号ZCD，防止自激（free-running）频率超过上限。频率限制值通常固定为125kHz，即定时器时间8μs，从而使频率保持在CISPR-22EMI规范的150kHz起始点频率之下。只有当过零检测比较器103输出的谷底检测信号ZCD出现在定时器104的定时器时间之后，与门106才输出指示信号给驱动脉冲产生模块107。在一个实施例中，驱动脉冲产生模块107可以用RS触发器107来实现，驱动脉冲产生模块107在S端接收到指示信号的情况下发出触发信号，以使驱动模块108产生驱动信号Drv导通开关管M₁。另一方面，驱动脉冲产生模块107在R端接收到有效PWM COMP信号的情况下（例如，在变压器101的输出电压/电流超过阈值时）使驱动模块108产生驱动信号Drv关断开关管M₁。