[发明专利]隔离式DC-DC转换器及其控制方法

说明书

公开了一种隔离式DC‑DC转换器及其控制方法。方法包括：在非瞬态负载条件期间以固定的第一切换周期和可变占空比来切换转换器的初级侧开关器件，从而在由能量循环间隔分开的第一能量传递间隔期间穿过转换器的变压器传递能量，使得每个第一能量传递间隔与第一切换周期之比小于一。方法还包括：在瞬态负载条件期间以与第一切换周期不同的第二切换周期来切换初级侧开关器件，从而在时长被确定为避免变压器芯饱和的第二能量传递间隔期间穿过变压器传递能量，并且使得分开第二能量传递间隔的任何能量循环间隔比分开第一能量传递间隔的能量循环间隔更短。

技术领域

本申请涉及隔离式DC-DC转换器，并且特别地涉及用于避免DC-DC转换器中的变压器芯在瞬态负载条件下饱和的技术。

背景技术

在诸如降压转换器的非隔离式DC-DC(直流到直流)转换器中，可以通过高边和低边晶体管的适当定时来实现最佳瞬态负载条件响应，以平衡转换器的输出电容器上的电荷。这样的方法实现了针对给定设计的可能的最小下冲。在转换器的初级侧通过变压器耦合至次级侧的诸如全桥和半桥的隔离拓扑中，变压器芯饱和阻止了上述非隔离方法的直接应用。在线性控制回路下，通常通过使变压器芯的尺寸过大并假定可以在最小输入电压下施加最大占空比，来避免变压器芯在瞬态负载条件下饱和。或者，根据输入电压来限制最大占空比，这降低了瞬态响应。在任一情况下，期望在不增加转换器的大小或成本的情况下避免隔离式DC-DC转换器中的变压器芯饱和的更优化的响应。

发明内容

根据一种控制隔离式DC-DC转换器的方法的实施方式，其中隔离式DC-DC转换器包括通过具有芯的变压器耦合至次级侧整流器件的初级侧开关器件，方法包括：在非瞬态负载条件期间，以固定的第一切换周期和可变占空比来切换初级侧开关器件，从而在被能量循环间隔分开的第一能量传递间隔期间穿过变压器传递能量，使得每个第一能量传递间隔与第一切换周期之比小于一(unity)；以及在瞬态负载条件期间，以与第一切换周期不同的第二切换周期来切换初级侧开关器件，从而在时长被确定为避免变压器芯饱和的第二能量传递间隔期间穿过变压器传递能量，并且使得分开所述第二能量传递间隔的任何能量循环间隔比分开第一能量传递间隔的能量循环间隔短。

根据一种隔离式DC-DC转换器的实施方式，该隔离式DC-DC转换器包括：初级侧开关器件；次级侧整流器件；具有芯的变压器，变压器将初级侧开关器件耦合至次级侧整流器件；以及控制器。控制器可操作用于：在非瞬态负载条件期间，以固定的第一切换周期和可变占空比来切换初级侧开关器件，从而在由能量循环间隔分开的第一能量传递间隔期间穿过变压器传递能量，使得每个第一能量传递间隔与第一切换周期之比小于一。控制器还操作用于：在瞬态负载条件期间，以与第一切换周期不同的第二切换周期来切换初级侧开关器件，从而在时长被确定为避免变压器芯饱和的第二能量传递间隔期间穿过变压器传递能量，并且使得分开第二能量传递间隔的任何能量循环间隔比分开第一能量传递间隔的能量循环间隔短。

在阅读下面详细的描述以及观看附图后，本领域的技术人员将会认识到另外的特征和优点。

附图说明

附图中的元素不一定相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记指示相应的相似部分。示出的各个实施方式的特征可以组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施方式，并且将在下面的描述中对其进行详细描述。

图1示出了隔离式DC-DC电压转换器的示意图；

图2示出了与隔离式DC-DC电压转换器在非瞬态和瞬态模式二者下的操作相关联的波形；

图3示出了退出瞬态模式的一个实施方式相关联的波形；

图4示出了与退出瞬态模式的另一实施方式相关联的波形；

图5示出了与退出瞬态模式的又一实施方式相关联的波形；

图6示出了与进入瞬态模式的一个实施方式相关联的波形；