[发明专利]有源钳位反激变换器的原边调节控制系统及控制方法

说明书

本发明提出有源钳位反激变换器的原边调节控制系统及控制方法，属于原边调节控制技术领域。包括电感电流采样电路、漏源电压采样电路、辅助绕组电压采样电路、栅驱动器、以控制器为核心的控制电路、微分器。其中，以控制器为核心的控制电路包括电压运算模块，电流运算模块，恒压恒流功能模块。能够在保证系统工作效率的同时，实现有源钳位反激变换器对输出电压和输出电流的原边精确预测和计算，从而实现精确的有源钳位反激拓扑的原边恒压恒流调节。采用此控制系统，减少了光耦及其他隔离元件的使用，提高了系统集成度，可以获得很高的输出电压精度。另外，无论是原边谐振有源钳位反激拓扑，还是副边谐振有源钳位反激拓扑，此控制系统都能适用。

技术领域

本发明涉及原边调节控制技术领域，尤其涉及有源钳位反激变换器的原边调节控制系统及控制方法。

背景技术

随着人们对便携式电源适配器体积及充电速度要求的提高，广泛应用于小功率电源领域的传统反激变换器由于工作效率低、EMI问题严重等而逐渐不被使用。相比于传统反激变换器，有源钳位反激变换器能够在全负载范围内实现原边功率管的零电压开启和副边整流二极管的零电流关断，因此可以获得更高的工作效率、更低的EMI以及更高的工作频率和更宽的输入范围，从而被人们逐渐关注。

原边调节控制系统及控制方法，由于减少了光耦等隔离元件的使用，使得电路结构变得更加简单、易于设计，因此在传统反激变换器中被广泛采用。通过采集变换器原边的电压电流信号，可以实现对输出电压和输出电流的精确预测，达到原边调节恒压恒流控制功能的目的。但是，在有源钳位反激变换器中，由于工作状态复杂，工作波形呈现非线性变化，很难通过原边采集的电压电流信号，获得准确的输出电压和输出电流，导致采用原边调节的有源钳位反激变换器尚未研制成功

因此，研究并解决有源钳位反激变换器的原边采样问题，准确计算输出电压和输出电流，对于提高有源钳位反激变换器的功率密度，减小体积，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术所存在的不足而提出有源钳位反激变换器的原边调节控制系统及控制方法，该控制方法是一种对有源钳位反激变换器原边采样的方法，控制系统能够对输出电压和输出电流进行精确的原边计算和预测，实现有源钳位反激变换器的原边调节恒压恒流控制功能，提高了系统的功率密度，减小了体积。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明提出的有源钳位反激变换器的原边调节控制系统，包括电感电流采样电路、漏源电压采样电路、辅助绕组电压采样电路、栅驱动器、以控制器为核心的控制电路、微分器。其中，以控制器为核心的控制电路包括电压运算模块，电流运算模块，恒压恒流功能模块。

电压运算模块包括：第一比较器、第二比较器、第一模拟数字转换器、电压控制单元；第一比较器的反相输入端接收辅助绕组电压采样电路输出的辅助绕组电压，第二比较器的反相输入端接收微分器输出的辅助绕组电压微分值；第一比较器的同相输入端和第二比较器的同相输入端分别接收电压控制单元输出的第一电压阈值和第二电压阈值，第一比较器输出的第一信号和第二比较器输出的第二信号均接入电压控制单元；第一模拟数字转换器有三个输入端，第二输入端接辅助绕组电压采样电路的输出端，用于采集辅助绕组电压，第一输入端和第三输入端分别接收电压控制单元输出的第一电压采样时刻和第二电压采样时刻；第一模拟数字转换器的两个输出端分别向电压控制单元输出第一电压采样时刻采集的第一辅助绕组电压和第二电压采样时刻采集的第二辅助绕组电压；电压控制单元把输出电压预测值分别输入电流控制单元和恒压恒流功能模块。

进一步，第一比较器、第二比较器和第一模拟数字转换器可以为以控制器为核心的控制电路内部实际的硬件功能模块，也可以是由独立的外部硬件电路模块组成。

电压控制单元为以控制器为硬件基础而实现的软件功能。