[发明专利]一种自适应ZVS电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种自适应ZVS电路及其控制方法，自适应ZVS电路包括电源V1，电源V2，电源V3，开关管Q1、开关管Q2、电感器L和双比较单元；开关管Q1的漏极和双比较单元的一个输入端连接到电源V1，开关管Q1的源极，开关管Q2的漏极和双比较单元的另一个输入端连接到电感器L1的一端，开关管Q2的源极连接到电源V2，电感器L1的另一端连接到电源V3。本发明利用广义ZVS的定义，通过双比较单元可以简单快速的判定开关管是否实现ZVS开通，并告诉控制电路下一个周期是否调节以及如何调节电路时序实现开关管的自适应ZVS开通，由于比较的速度远快于采样和保持电路的速度，所以在高频应用时优势更加明显。

技术领域

本发明涉及开关电源，特别涉及自适应ZVS开关变换器电路及其控制方法。

背景技术

图1为具有同步整流功能的Buck电路，图2为图1对应的时序图，MOS管Q1实现ZVS开通的条件是在t2时刻电感器L的电流IL为一定的负向电流时关断MOS管Q2；当MOS管Q2在t1时刻关断，t1时刻电感器L的电流IL大于t2时刻的电流，使MOS管Q1失去了实现ZVS开通的条件，如图2中虚线所示，因此MOS管Q2关断时刻的负向电流绝对值必须足够大，但是如果负向电流绝对值过大虽然实现了MOS管Q1的ZVS开通，但是产生了不必要的电流在电感器L中循环，使电路效率降低。所以MOS管Q2关断时刻的负向电流绝对值必须为一个合适的值，不能太大，也不能太小。随着软开关技术的应用，电路的开关频率越来越高，电感器的感量也是越来越小，留给检测电路和控制电路的时间越来越小，所以控制流过电感器L的负向电流在一个合适的值成为一项需要攻克的技术难题。

图3，图4和图5为申请号13/027,830，发明名称为《ADAPTIVE CONTROL OFSWITCHING LOSSES IN POWER CONVERTERS》的美国专利摘要附图，该专利的发明构思是通过图4中的电流反转检测器214来检测图3中的电感器L的电流IL极性何时反转，并向控制器202和计时器218提供高输出信号，使控制器202输出变低，计时器218的输出变高并开始计数，使对应或门216的输出依然为高电平并维持图3中的开关S2导通。采样和保持电路222在图5的t7时刻采样Vs电压并保持住，然后和Vin信号作为误差放大器220的输入，并产生一个误差信号e₂，计时器218接收误差信号e₂并调节计时器218的计数时间，计数时间对应图5中的t3到t4时段，即：通过检测t7时刻的Vs电压来调节电感器L负向电流的持续时间，使电感器L的负向电流大小调整到一个合适的值，这将最大限度地减少损耗，提高电源效率。但是Vs电压不断的快速变化，对t7时刻的Vs电压采样到并进行保持，不管是数字电路还是模拟电路，都是特别困难的，导致自适应ZVS难以实现。

发明内容

鉴于现有自适应ZVS电路的技术缺陷，本发明要解决的技术问题是提出一种自适应ZVS电路及其控制方法，通过双比较的方式实现了开关管的自适应ZVS开通，具有电路简单，易实现，成本低的优点，最大限度地减少损耗，提高电源效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种自适应ZVS电路，其特征在于：包括电源V1，电源V2，电源V3，开关管Q1、开关管Q2、电感器L和双比较单元；电源V1的电压高于电源V2的电压，电源V3的电压高于电源V2的电压；开关管Q1的漏极和双比较单元的一个输入端连接到电源V1，开关管Q1的源极、开关管Q2的漏极和双比较单元的另一个输入端连接到电感器L的一端，开关管Q2的源极连接到电源V2，电感器L的另一端连接到电源V3；

双比较单元具有比较器COMP1和比较器COMP2，比较器COMP1的一输入端连接电源V1，比较器COMP1的另一输入端连接电感器L的一端；比较器COMP2的一输入端添加偏置电压后连接到电源V1，比较器COMP2的另一输入端连接电感器L的一端。

优选的，所述的电感器L为电感或变压器的一个绕组。

优选的，所述的双比较单元为两个比较器。