[发明专利]一种隔离式电压变换电路、控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及隔离式电压变换电路，具体涉及原边控制的隔离式电压变换电路、控制电路以及控制方法。

背景技术

随着电子技术的发展和环保要求的提高，效率和稳定性成为电压变换电路至关重要的设计因素。

隔离式电压变换电路可用于对安全性要求高的适配器和充电器，它包括原边电路和副边电路，通过变压器隔离。在传统的次级端调节的隔离型变换电路中，为了实现恒压和/或恒流控制，常需要采样副边的电压和/或电流信号，并根据副边的电压和/或电流信号进行反馈调节，控制原边开关管的导通和关断，进而调节副边的电压和/或电流。传统的次级端调节的隔离式电压变换电路可以提供精确的电压、电流控制，但是其组件数目较多，采样电阻增加功耗，同时由于变压器的隔离作用，通常在采样副边电流和/或电压信号时，常需要昂贵的光耦器件将副边电流和/或电压信号进行采样并输出至原边控制电路。因此传统的次级端调节的隔离式电压变换电路成本高昂，结构复杂。

如今，为了减小组件数目，避免使用光耦器件，降低电路的成本和复杂性，进而提高效率，通常通过原边采样来获取隔离式电压变换电路输出电压和/或输出电流的大小。

具体地，通过采样原边峰值电流来计算副边输出电流的大小，以及通过变压器的第三绕组感测输出电压的大小，并将获得的输出电流 信号和输出电压信号送至控制电路进行反馈控制。

图1所示为一个原边控制的隔离式电压变换电路50。如图所示，交流电压信号V_AC通过一个整流桥和隔直电容后转换为一个直流电压信号V_DC。

直流电压信号V_DC经过一个反激变换电路进而转换为一个输出电压信号V_OUT。反激变换电路包括一个变压器T和一个可控开关管4。变压器T包括原边绕组1，副边绕组2以及第三绕组3。当可控开关4导通时，原边绕组1流过电流I_P,并存储能量；当可控开关4关断时，副边绕组2将原边绕组存储的能量通过一个二极管传递给负载，此时该二极管流过电流I_S，此时第三绕组3上的电压V_T与输出电压V_OUT成正比。当流过与副边绕组2相连的二极管的电流I_S减小为零后，第三绕组3上的电压V_T为零。

隔离式电压变换电路50进一步包括一个反馈电路5，反馈电路5耦接变压器T的的第三绕组3，当输出电压信号V_OUT升高，第三绕组上的感应电压V_T也升高。感应电压V_T经过分压电阻分压，得到一个输出电压反馈信号V_FB。

隔离式电压变换电路50进一步包括一个控制模块6，接收输出电压反馈信号V_FB，并根据接收输出电压反馈信号V_FB输出一个控制信号C_S至可控开关4的栅极，控制可控开关4的导通和关断，进而调节输出电压V_OUT，使输出电压V_OUT恒定在一个期望值。

图2示出了根据隔离式电压变换电路50一个实施例的工作波形图60。在图2示出的实施例中，隔离式电压变换电路50的负载将经历额定负载、轻载和重载三个工作阶段。其中，当隔离式电压变换电路50的负载为额定负载和重载等正常带载阶段时，其工作在第一工作模式。 当隔离式电压变换电路50的负载为轻载阶段时，其工作在第二工作模式，其中，轻载阶段也包括空载。在图2所示的示例中，隔离式电压变换电路50的第一工作模式为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)模式，第二工作模式为跳周期模式，即某些周期内控制可控开关4停止导通和关断切换。在其他一些示例中，隔离式电压变换电路50的第一工作模式为PWM模式，第二工作模式为脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)模式，即可控开关4导通和关断频率变低。在其他一些示例中，隔离式电压变换电路50的第一工作模式可以为PFM模式，第二工作模式可以为跳周期模式。