[发明专利]具有快速负载瞬态检测的反激转换器

说明书

本发明题为“具有快速负载瞬态检测的反激转换器。”本发明提供了一种反激转换器，所述反激转换器可检测负载瞬态变化所产生的输出电流增加，从而更快地响应于所述负载瞬态。

技术领域

本申请涉及开关电源转换器，并且更具体地讲，涉及具有快速负载瞬态检测和响应功能的反激转换器。

背景技术

为了调节输出电压，反激转换器包括反馈回路，该反馈回路基于输出电压与期望输出电压之间的差值(误差)来生成误差信号。反馈回路包括补偿电路，该补偿电路向误差信号施加增益以生成控制信号。关于控制信号的生成，应当注意，其可在反激转换器的变压器的初级侧或次级侧上发生。如果反馈回路在次级侧上生成控制信号，则所得的输出电压的调节称为次级侧调节(SSR)。相反，如果反馈回路在初级侧上生成控制信号，则输出电压调节被表示为仅靠初级调节或初级侧调节(PSR)。

输出电压通过变压器与反激转换器的初级侧隔离。为了检测PSR反激转换器中的输出电压，初级侧控制器通常在变压器重置时间内检测辅助绕组电压。该变压器重置时间从初级侧电源开关的关断延伸到次级绕组电流已斜降到零时。可以通过辅助绕组上的反馈电压来对输出电压进行间接检测，并对初级侧电源开关晶体管进行控制。因此，在PSR反激转换器中常规的作法是，如果输出电压小于阈值电压，则次级侧控制器触发欠压警报。然后，次级侧控制器通过隔离信号通道(例如，光耦合器)将欠压警报传输到初级侧控制器以触发初级侧控制器，使电源开关晶体管开通。然后，电源开关晶体管的这种开通使得初级侧控制器能够检测辅助绕组上的反馈电压以间接检测输出电压。但应当注意，对输出电压的间接检测存在一些误差。相比之下，SSR反激转换器中的次级侧控制器可以直接检测输出电压。因此，所得的SSR反激转换器中的误差信号生成通常比PSR反激转换器中的对应误差信号生成更准确。在补偿误差信号以形成控制信号之后，SSR反激转换器中的次级侧控制器通过隔离信号通道(诸如光隔离器)将控制信号传输到初级侧控制器。然后，初级侧控制器通过改变脉冲宽度调制或频率脉冲调制来调整电源开关晶体管的周期以调节输出电压。在SSR反激转换器的另一个变体中，次级侧控制器自身处理控制信号以确定电源开关调制。在这种SSR变体中，次级侧控制器通过光隔离器将电源开关控制命令(诸如接通命令和/或关断命令)传输到初级侧。

尽管SSR反激转换器可以提供改进的输出电压调节，但其使用通常在对负载瞬态进行响应时会有较大延迟。例如，在轻负载或无负载的状况下，电源开关频率降低到非常慢的速率。由于电源开关实际上不再动作，因此输出电压由输出电容器支持。但该输出电容器在突然施加负载时会迅速放电，使得输出电压开始失调。为了检测SSR反激中的负载施加状况，常规上次级侧控制器包括模数转换器(ADC)，该模数转换器会将输出电压转换成数字信号，然后对该数字信号进行处理以形成误差信号并最终形成控制信号电压。取决于SSR具体实施，控制信号电压或电源开关命令通过光耦合器传输到初级侧，于是电源开关频率被加速以使输出电压恢复调节。但通过ADC的数字化通常需要采样保持延迟和ADC比较器延迟。数字化延迟可以被表示为基于Vout的检测延迟。现在将连同一些其他示例性波形一起讨论该检测延迟。