[发明专利]隔离式开关变换器及其控制器和控制方法

说明书

本发明公开了隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管以及隔离电路，该控制方法包括：接收代表开关变换器输出信号的反馈信号，产生脉冲频率调制信号；耦接至次级开关管以检测谐振电压波形，产生波谷脉冲信号；基于脉冲频率调制信号与上一周期的波谷数，产生目标波谷数，并提供响应于目标波谷数的波谷使能信号；基于波谷使能信号、脉冲频率调制信号和波谷脉冲信号，产生初级开通使能信号；将初级开通使能信号送入隔离电路，产生与初级开通使能信号电隔离的同步信号；以及基于同步信号，产生初级控制信号以控制初级开关管。

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其涉及准谐振控制的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。

背景技术

隔离式开关电源通常包括具有初级绕组和次级绕组的变压器，以提供隔离。初级开关管耦接至初级绕组，控制存储在初级绕组的能量向次级绕组传递。次级开关管耦接至次级绕组，作为同步整流管取代传统的整流二极管来降低损耗，提高隔离式开关电源的效率。图1为现有的同步整流技术的波形图，其中Vds为次级开关管的漏源极电压，Isec为流过次级绕组的电流，DRVS为次级开关管的控制信号。Vds被用作分别与两个阈值电压，例如-70mV和-500mV进行比较。

如图1所示，当次级开关管的体二极管导通，使得Vds小于-500mV时，次级开关管被导通；当初级开关管导通，使得Vds大于-70mV时，次级开关管方被关断。然而，这样容易导致初级开关管和次级开关管同时导通(直通，Shoot through)，降低开关电源的效率甚至造成开关电源损坏。此外，在高频应用中，开关管的开关动作会产生开关损耗和电磁干扰，从而进一步影响隔离式开关电源的效率。

发明内容

针对现有技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供能够有效避免直通和/或能提高效率且避免电磁干扰的隔离式开关变换器及其控制器和控制方法。

根据本发明实施例的一种用于隔离式开关变换器的控制器，该开关变换器包括具有初级绕组和次级绕组的变压器、耦接至初级绕组的初级开关管以及耦接至次级绕组的次级开关管，该控制器包括：波谷检测电路，耦接至次级开关管以检测开关变换器谐振电压的波形，并输出表示谐振电压波谷的波谷脉冲信号；脉冲频率调制电路，接收代表开关变换器输出信号的反馈信号，产生脉冲频率调制信号；初级开通使能电路，其中当变换器工作在准谐振模式时，初级开通使能电路基于脉冲频率调制信号和波谷脉冲信号，在输出端输出初级开通使能信号，当开关变换器工作在电流连续模式时，初级开通使能电路将脉冲频率调制信号作为初级开通使能信号在输出端输出；初级关断检测电路，检测初级开关管是否关断，产生初级关断检测信号；过零检测电路，检测流过次级开关管的电流是否过零，并产生过零检测信号；以及次级逻辑电路，耦接至初级关断检测电路、过零检测电路和初级开通使能电路以接收初级关断检测信号、过零检测信号和初级开通使能信号，产生次级控制信号以控制次级开关管；隔离电路，具有接收初级开通使能信号的输入端，在输出端产生与初级开通使能信号电隔离的同步信号；以及初级逻辑电路，耦接至隔离电路的输出端以接收同步信号，并基于同步信号产生初级控制信号以控制初级开关管。