[发明专利]脉冲宽度调制式电力转换器

说明书

一种脉冲宽度调制式电力转换器，属于集成电路技术领域。所述电力转换器包括转换电路和反馈控制电路；转换电路包括全桥逆变电路、变压器、整流电路和负载，反馈控制电路包括采样电路、脉冲宽度调制电路、信号隔离传输通道、自适应移量脉冲移位电路、第一驱动电路和第二驱动电路。本发明提供的脉冲宽度调制式电力转换器，其控制全桥逆变电路的两个信号是非互补的脉冲信号，反馈控制电路可以根据采样电压的变化调整反馈信号的脉冲宽度来稳定输出电压，由于控制全桥逆变电路的每个脉冲都包含了控制信息，因而可以根据负载变化迅速调整向负载传输的能量，从而稳定输出电压，良好的瞬态响应速度使得输出电压有较小的电压纹波。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种直流到直流电力转换器，具体涉及一种脉冲宽度调制式的电力转换器。

背景技术

隔离电源在医疗设备、通讯网络、电动汽车和机器人中广泛应用，以保护用户与设备的安全，全桥逆变电路是隔离电源拓扑中常见的一种结构。在实际应用中，为了保证电源系统能在不同负载或不稳定的输入电压下有稳定的输出，一般的隔离电源系统还需要隔离的反馈控制回路。

全桥逆变电路一般是由四只MOS管组成的“桥”式结构，包含两个与电源正极相接的PMOS和两个与电源负极相接的NMOS，一个PMOS的漏极与一个 NMOS的漏极相连接，其中，一个PMOS和另一个PMOS相接的NMOS成为一对桥臂，两个PMOS的漏极即为全桥逆变电路的输出正负端。将全桥逆变电路运用到基于变压器的隔离式电力转换器中，工作时四个MOS管组成的两对交替导通的桥臂，能将直流电压转换成交流电压，再通过变压器传输能量到负载。通过改变控制全桥逆变电路的信号频率或者脉冲宽度，可改变其在一段时间内向负载传输能量的多少，从而稳定输出电压。反馈控制回路根据输出电压的变化产生不同占空比或者不同频率的反馈控制信号来驱动全桥逆变电路从而稳定输出电压，反馈通路则是将反馈控制信号从能量接收端传输到能量传输端的电路。全桥逆变电路的四个MOS管，至少需要两个反馈控制信号驱动，所以有两个控制信号需要传输到能量传输端，一种方案是采用两路隔离传输通路，但是两个反馈信号隔离传输通道增加了电路的成本；目前常用的是单信号隔离传输通道，在能量接受端，根据输出的电压信号产生一个控制信号，由一个信号隔离传输通道传输到能量接收端后，再生成两个控制信号。

图1为现有技术的一种全桥式电力转换器。如图1所示，采样电路对输出电压V_o采样，采样电压V_FB输入到脉冲宽度调制电路产生V_P信号，V_P信号的频率固定(一般为几百KHz)，占空比由V_FB决定，该信号即为反馈控制信号。V_P信号由信号隔离传输通道传输到振荡器输入端，V_P信号的高电平控制振荡器在 V_P一个周期内的工作时间，振荡器工作时，其输出信号由其他电路转换成两个互补的脉冲信号，用于控制全桥驱动器的两对桥臂。输出电压会随着负载变化而变化，当采样电压V_FB小于基准电压V_ref时，V_P信号的脉冲宽度增大，从而使得能量传输端在V_P信号的一个周期内通过变压器向能量接收端传输的能量增加，输出电压上升；当输出电压反馈V_FB大于基准电压V_ref时，V_P信号的脉冲宽度减小，从而使得能量传输端在一个周期内通过变压器向能量接受端传输的能量减少，输出电压降低。

此类控制方式只需要传输一个信号用于控制振荡器，其瞬态响应速度取决于 V_P的周期，一般V_P的频率远小于振荡器的工作频率。当负载变化导致输出电压变化时，需等到V_P的下一上升沿或下降沿来到，振荡器才会改变振荡时间以调整输出电压，由于V_P周期较大，电路反应时间也会较长，故而会产生相对较大的输出电压纹波。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的负载响应速度和输出电压纹波缺陷，本发明提供了一种脉冲宽度调制式电力转换器。