[发明专利]一种轻载检测及降频控制方法及电路

说明书

本发明提供一种轻载检测及降频控制方法，包括如下步骤：检测功率管导通时的漏极电压，并将漏极电压与电压检测阈值进行比较，并输出比较结果信号；根据比较结果信号进行高低频率的切换，即功率管的漏极电压值高于电压检测阈值时，选择两路高频互补驱动信号输出；在功率管的漏极电压值低于电压检测阈值时，选择两路低频互补驱动信号输出；根据不同频率的互补驱动信号进行功率管的栅极驱动控制。此外，本发明还公开了一种对应上述方法的轻载检测及降频控制电路。本发明判断变换器处在轻载时，通过降低控制器的工作频率和占空比，进而降低变换器的输出电压，提高了轻载工作效率，同时也抑制了变换器处在空载时的输出电压飘高的问题。

技术领域

本发明涉及DC-DC隔离变换器技术领域，特别涉及一种轻载检测及降频控制方法及电路，尤其适用于隔离变压器驱动器。

背景技术

目前市面上常见的隔离变压器驱动器，大多采用推挽拓扑结构或者全桥拓扑结构，其电路结构简单，工作时变压器双向激磁，磁芯的利用率高，因此该变换器具有体积小、效率高且动态响应好的优点，在低电压输入、大电流输出以及输入输出需要电气隔离的场合被广泛应用。

图1所示电路是现有技术中常见的一种全桥式变换器，其采用了全桥电路结构，控制器1的GND端口与地连接，其D1端口在内部与控制器1的一侧桥臂功率管的漏极连接，在外部与绕组N_P的一端连接，同样的，D2端口在内部与控制器1的另一侧桥臂功率管的漏极连接，在外部与绕组N_P的另一端连接，输入滤波电容C_IN连接于电压输入端VIN和地GND之间，对输入电压进行滤波，输出整流二极管D1、D2的阳极分别与耦合变压器T1的副边线圈N_s1和N_s2的两个端头连接，其阴极连接至输出端Vo+，耦合变压器T1的副边线圈N_s1和N_s2的中心抽头连接至输出端Vo-，C_O为输出滤波电容，R_O为输出负载，其两端分别连接于输出端Vo+和Vo-之间。

其中控制器1的输出端口D1和D2的典型波形如图2所示，D1和D2是准互补波形，占空比接近50％，存在D1 off和D2 off共有时间，即死区时间t_DT。死区时间t_DT的设置是为了防止桥臂共通造成的从电源到地的大电流通路，造成控制器损坏。图1的基本工作原理是，如图2的波形可知，在选择的开关周期Tsw内，控制器1内部的功率管交替导通，即D1和D2呈准互补波形。稳态运行时，在开关周期Tsw的一半T_ON，即D1 off和D2 on期间，耦合变压器T1绕组同名端的电位相对于非同名端变为正。二极管D2变为反向偏置而二极管D1变为正向偏置。二极管D1使全部负载电流流过副边绕组N_s1。当输入电压加载到耦合变压器T1原边时，折回的负载电流加上变压器原边的励磁电流将流过控制器1内部的功率管。在死区T_DT阶段,即D1 off和D2 off的共有时间，控制器1内部的所有功率管均关断。在开关周期Tsw的另一半T_ON期间，即D1 on和D2 off期间，绕组同名端的极性相对于非同名端将变为负。二极管D1将变为反向偏置而二极管D2变为正向偏置。二极管D2使全部的负载电流流经副边绕组N_s2。当输入电压加载到耦合变压器T1原边时，折回的负载电流加上变压器原边励磁电流将流过控制器1内部的功率管。

图3所示电路是现有技术中常见的一种推挽式变换器，其采用了推挽电路结构，与图1的区别是，控制器2的VCC端口与耦合变压器T1的原边线圈N_p1和N_p2的中心抽头连接，其D1和D2端口分别与耦合变压器T1的原边线圈N_p1和N_p2的两个端头连接。其D1和D2准互补交替工作的工作原理基本同全桥式变换器，这里不再赘述。

从基本原理分析可知，现有技术中无论是全桥式变换器，还是推挽式变换器，根据电感的伏秒平衡原理，耦合变换器T1的输出电压Vo+可以用公式(1)来表示：