[发明专利]高效率的反激变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及开关电源技术领域，提供了一种高效率的反激变换器及其控制方法，该反激变换器包括：变压器；第一开关管和第二开关管；谐振电容，用于在第二开关管导通的状态下与变压器的漏感形成谐振回路；控制电路，被配置为在一个开关周期内控制第二开关管在第一开关管导通之前导通第一时间，以及在反激变换器的第一时间段内维持第二开关管的关断状态，以控制在一个开关周期中反激变换器的原边部分与副边部分之间的能量传输包括两个时间阶段，其中，第一时间阶段为反激变换器续流期间的设定时间阶段。本发明能够实现主开关管的零电压开通，减小了原副边的导通损耗，也减小了副边电流和输出电压的纹波，有利于提高工作效率。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种高效率的反激变换器及其控制方法。

背景技术

随着电力电子领域的迅猛发展，开关变换器的应用越来越广泛，特别是人们对高功率密度、高可靠性和小体积的开关变换器提出了更多的要求。一般传统的小功率开关变换器采用反激拓扑实现，其具有结构简单、成本低廉等优点。其中，不对称半桥反激变换器(Asymmetric half bridge Converter，简称AHB)具有隔离的附加优点，且在和普通反激变换器的器件数量和复杂度比较接近的条件下能够实现两个开关管的零电压导通，回收漏感能量，并且容易实现自驱动同步整流，在有效提升效率的同时减小变压器体积，成为一个比较好的应用方案。

目前常规的不对称半桥反激变换器的电路图如图1a和1b所示，其中图1a中上开关管Q2为第二开关管，也称辅助开关管，下开关管Q1为第一开关管，也称主开关管；图1b中上开关管Q1为第一开关管，也称主开关管，下开关管Q2为第二开关管，也称辅助开关管，两种电路工作原理基本相同，只是绕组位置不同。变换器在重载时一般工作在两个开关管互补的状态，而在轻载时一般采用降低开关频率的方式，减小导通损耗，从而进入断续导通模式(DCM模式)。以图1a为例，其工作在DCM模式下的工作波形如图2所示，Vgs1和Vgs2分别为开关管Q1和开关管Q2的驱动电压信号波形；i_Lm为原边绕组Np上的励磁电流波形；i_Lk为原边绕组Np上的漏感电流波形；Vsw为开关管Q1的源漏电压波形；i_S为副边电流波形；Vcr为谐振电容Cr两端的电压波形。

参考图2，现有的不对称半桥反激变换器会在开关管Q1导通期间给励磁电感Lm充磁，同时给谐振电容Cr充电，一般在副边续流期间，励磁电感Lm退磁，电感能量传到副边，此时若开关管Q2导通，则变压器漏感Lk与谐振电容Cr谐振，谐振电容Cr上的能量也一起传到副边，同时完成励磁电感Lm和谐振电容Cr的能量传输。但是，高压输入且轻载时变换器会工作在DCM状态，此时，该控制方案会控制开关管Q1硬导通，从而带来额外的导通损耗，导致系统的效率偏低。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效率的反激变换器及其控制方法，在一个开关周期内控制原副边之间的能量传输分两次进行，能够实现主开关管的零电压开通，减小了原副边的导通损耗，也减小了副边电流和输出电压的纹波，有利于提高工作效率。

根据本发明第一方面，提供了一种高效率的反激变换器，包括：

变压器；

第一开关管和第二开关管，串联连接在电压输入端和参考地之间；

谐振电容，用于在所述第二开关管导通的状态下与所述变压器的漏感形成所述反激变换器的谐振回路；

控制电路，用于产生所述第一开关管和所述第二开关管的控制信号，