原邊反饋的pfc恒壓驅動控制電路及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路及控制方法，應用于反激式變換器，所述的恒壓驅動控制電路根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；所述的恒壓驅動控制電路包括原邊電流反饋電路、谷底檢測電路和輸出電壓反饋電路。本發明采用固定導通時間工作模式和峰值電流工作模式相結合，在原邊電流峰值較小時，采用峰值電流模式，在峰值電流達到基準電流值時，關斷主功率開關管，延長了去磁時間，使谷底檢測電路有足夠的時間來檢測采樣電壓信號的谷底值；因而本發明在基準電壓上下設置不同的消隱時間，在消隱時間過后再進行谷底檢測和電壓反饋，提高了谷底檢測和電壓反饋的準確性。
【專利說明】原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子【技術領域】，具體涉及一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路。
【背景技術】
[0002]在帶有PFC電路的反激式變換器中，在負載端設有采樣電路，通過采樣表征輸出電壓信號的采樣信號，并將采樣信號與TL431的基準電壓進行比較，從而調節光耦的工作狀態，即上述現有技術主要采用光耦進行隔離，由光耦控制PWM的輸出以控制主功率開關管的通斷。但上述現有技術實現過程需要器件多且貴，成本相對較高。
[0003]對于上述現有技術存在的問題，可以通過增加輔助繞組的方式來采集輸出電壓信號，并通過采樣電阻采樣后，輸入至控制電路并調節主功率管的工作狀態。該現有技術雖然能夠省去了光耦和TL431等元器件，在一定程度上降低了成本，但是該現有技術一般采用恒流恒壓控制，會存在不完全恒壓工作的現象，因而導致輸出電壓帶有低頻紋波。此外，以上現有技術中，原邊電感電流的峰值在一個工頻周期內差異較大，當峰值較小時，在主功率開關管關斷時，原邊漏感和主功率開關管內的寄生電容廣生的振蕩小，去磁時間短，會廣生檢測不到振蕩谷底時輸出電壓信號的問題。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，以解決現有技術中存在低頻紋波、因去磁時間短檢測不到谷底時輸出的問題。
[0005]本發明的技術解決方案是，提供一種以下結構的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，應用于反激式變換器，所述的恒壓驅動控制電路根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；所述的恒壓驅動控制電路包括原邊電流反饋電路、谷底檢測電路和輸出電壓反饋電路，
[0006]所述原邊電流反饋電路，采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時,則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式；
[0007]輸出電壓反饋電路，對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間；
[0008]所述谷底檢測電路，檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
[0009]優選地，當得到的采樣電壓信號大于基準電壓時，則在第一消隱時間后再進行谷底檢測；當得到的采樣電壓信號小于基準電壓時，則在第二消隱時間后再進行谷底檢測；所述的第一消隱時間大于第二消隱時間，在第一消隱時間和第二消隱時間內不進行谷底檢測。[0010]優選地，在檢測到采樣電壓信號的谷底值時，將所述的谷底值與所述參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間。
[0011]優選地，主功率管工作在電流峰值模式下，將原邊電流與所述基準電流進行比較，在原邊電流的峰值達到基準電流值時，則驅動主功率管關斷。
[0012]優選地，在反激式變換器輕載時，根據電壓反饋信號的大小，降低主功率開關管的開關頻率或導通時間，以降低輸出功率。
[0013]優選地，設定采樣電壓信號的最高閾值電壓，反激式變換器輕載啟動時，當采樣電壓信號大于其最高閾值電壓的情況下，則通過限頻電路將主功率的開關頻率設定為最低開關頻率，直到采樣電壓信號小于其最高閾值電壓。
[0014]優選地，采用輔助繞組與副邊繞組耦合，通過電壓采樣電阻對輔助繞組進行電壓采樣，從而得到采樣電壓信號。
[0015]本發明的另一技術解決方案是，提供一種以下步驟的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，應用于反激式變換器，根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；
[0016]采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時，則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式；
[0017]對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間；
[0018]檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
[0019]優選地，當得到的采樣電壓信號大于基準電壓時，則在第一消隱時間后再進行谷底檢測；當得到的采樣電壓信號小于基準電壓時，則在第二消隱時間后再進行谷底檢測；所述的第一消隱時間大于第二消隱時間，在第一消隱時間和第二消隱時間內不進行谷底檢測。
[0020]優選地，在檢測到采樣電壓信號的谷底值時，將所述的谷底值與所述參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間。
[0021]優選地，設定采樣電壓信號的最高閾值電壓，反激式變換器輕載啟動時，當采樣電壓信號大于其最高閾值電壓的情況下，則通過限頻電路將主功率的開關頻率設定為最低開關頻率，直到采樣電壓信號小于其最高閾值電壓。
[0022]采用本發明的結構和方法，與現有技術相比，具有以下優點:本發明采用固定導通時間工作模式和峰值電流工作模式相結合，在原邊電流峰值較小時，采用峰值電流模式，在峰值電流達到基準電流值時，關斷主功率開關管，延長了去磁時間，使谷底檢測電路有足夠的時間來檢測采樣電壓信號的谷底值；由于不同原邊電流峰值的去磁時間不同，因而本發明在基準電壓上下設置不同的消隱時間，為了避免原邊震蕩對輸出電壓的影響，在消隱時間過后再進行谷底檢測和電壓反饋，提高了谷底檢測和電壓反饋的準確性；同時本發明還能起到輕載工作的保護作用。【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路的結構示意圖(實施例1)；
[0024]圖2為本發明原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路的結構示意圖(實施例2)；
[0025]圖3為輕載啟動保護電路的結構示意圖。
[0026]圖4為邏輯控制電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合示意圖對本發明的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路作更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以在此描述基礎上，在權利要求的范圍內對本發明具體電路進行變換和替換，而仍然實現本發明的有利效果。下列描述并不作為對本發明的限制。
[0028]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。需說明的是，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0029]本發明的核心思想在于，提供一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，應用于反激式變換器，所述的恒壓驅動控制電路根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；所述的恒壓驅動控制電路包括原邊電流反饋電路、谷底檢測電路和輸出電壓反饋電路，
[0030]所述原邊電流反饋電路，采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時,則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式；
[0031]輸出電壓反饋電路，對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間；
[0032]所述谷底檢測電路，檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
[0033]進一步地，本發明還提供一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，應用于反激式變換器，根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；
[0034]采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時，則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式；
[0035]對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間；
[0036]檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
[0037]實施例1:
[0038]參考圖1所示，所述反激式變換器主要包括整流橋、功率級電路等，所述功率級電路包括主功率管M1和變壓器T，所述變壓器T由原邊繞組Np和副邊繞組Ns組成，設置輔助繞組Na與副邊繞組Ns耦合，因此輔助繞組Na可輸出表征反激式變換器輸出電壓的信號，所述的輔助繞組Na上連接有電壓采樣電阻Rl、R2，Rl和R2串聯，二者的公共端為采樣點。
[0039]由輸出電壓反饋電路對所述采樣點采樣，由于在一個工頻周期內，原邊繞組與主功率管寄生電容產生振蕩差異較大，振蕩大時，去磁時間長，輸出電壓較大，振蕩小時，則去磁時間短，輸出電壓較小。判斷米樣到的米樣電壓信號Vsen是否大于基準電壓,若大于基準電壓，則說明振蕩大，去磁時間較大，為了準備檢測輸出電壓及其谷底值(避免振蕩對輸出電壓值的干擾)，需設置第一消隱時間，在第一消隱時間內不進行谷底檢測，經過第一消隱時間(如設為2ys)后，再進行谷底檢測，此時檢測到的采樣電壓信號能較為準確地表征輸出電壓，由谷底檢測電路將谷值信號輸入至邏輯控制電路，從而控制主功率管導通。在采樣電壓信號是否小于基準電壓時，則設置第二消隱時間，第一消隱時間大于第二消隱時間。所述的谷底檢測電路可以采用現有技術中的相關技術實現，故在此不作詳細描述。
[0040]將上述檢測到的谷值時的采樣電壓信號輸入誤差放大器gm，與參考電壓Vref進行比較，得到電壓反饋信號，將電壓反饋信號輸入至導通時間計算電路，即根據電壓反饋信號來調節導通時間，從而實現輸出電壓恒定。
[0041]由于在原邊繞組與主功率管寄生電容產生振蕩較小時，去磁時間短，導致檢測不到采樣電壓信號谷底時的值。通過原邊電流反饋電路，采樣原邊電流(在主功率管Ml的源級采樣)，當原邊電流大于一基準電流值時，則使主功率管工作在固定導通時間模式，達到設定的導通時間后，則發送信號給邏輯控制電路，以關斷主功率管；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式，將此時的電流通過比較器cmpl與基準電流值Iref進行比較，在峰值電流達到基準電流值時，關斷主功率開關管，延長了去磁時間，使谷底檢測電路有足夠的時間來檢測采樣電壓信號的谷底值。兩種工作模式所產生的原邊電流反饋信號連接于或門的兩個輸入端，或門的輸出端與邏輯控制電路連接。
[0042]實施例2:
[0043]參考圖2所示，圖2中與圖1中相同部分可參考圖1，在此不作贅述。實施例2中相對于實施例1，主要增加了限頻電路，限頻電路可通過現有技術實現，限頻電路的作用是將主功率管的開關頻率限定在一定范圍內。在反激式變換器輕載時，根據電壓反饋信號的大小，降低主功率開關管的導通時間，或者通過限頻電路降低主功率開關管的開關頻率，以降低輸出功率。在同一時間內只采用一種方式來降低輸出功率，以保證系統的穩定。在通過限頻電路降低主功率開關管的開關頻率期間，不進行谷底檢測。
[0044]參考圖3所示，圖3示意了輕載啟動保護電路。由于輕載啟動時，僅靠環路調節下，輸出電壓會有過沖，則采樣電壓信號過高，故設置設定采樣電壓信號的最高閾值電壓VHigh，將采樣電壓信號Vsen與Vmgh通過比較器cmp2進行比較，當大于最高閾值電壓的情況下，貝U通過限頻電路將主功率的開關頻率設定為最低開關頻率，直到采樣電壓信號Vsen小于其最高閾值電壓。在該過程中不進行谷底檢測。
[0045]參考圖4所示，示意了邏輯控制電路。邏輯控制電路采用一個RS觸發器，但不限于RS觸發器，其他邏輯器件也能實現。原邊電流反饋信號通過或門連接于RS觸發器R端，谷底檢測電路的谷值信號連接于S端，限頻電路也連接于S端。RS觸發器輸出端為Q端，Q端與主功率開關管的控制端連接。
[0046]以上所述的實施方式，并不構成對該技術方案保護范圍的限定。任何在上述實施方式的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在該技術方案的保護范 圍之內。
【權利要求】
1.一種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，應用于反激式變換器，所述的恒壓驅動控制電路根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；其特征在于:所述的恒壓驅動控制電路包括原邊電流反饋電路、谷底檢測電路和輸出電壓反饋電路， 所述原邊電流反饋電路，采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時，則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式； 輸出電壓反饋電路，對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間； 所述谷底檢測電路，檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
2.根據權利要求1所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:當得到的采樣電壓信號大于基準電壓時，則在第一消隱時間后再進行谷底檢測；當得到的采樣電壓信號小于基準電壓時，則在第二消隱時間后再進行谷底檢測；所述的第一消隱時間大于第二消隱時間，在第一消隱時間和第二消隱時間內不進行谷底檢測。
3.根據權利要求1或2所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:在檢測到采樣電壓信號的谷底值時，將所述的谷底值與所述參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間。
4.根據權利要求1或2所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:主功率管工作在電流峰值模式下，將原邊電流與所述基準電流進行比較，在原邊電流的峰值達到基準電流值時，則驅動主功率管關斷。
5.根據權利要求2所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:在反激式變換器輕載時，根據電壓反饋信號的大小，降低主功率開關管的開關頻率或導通時間，以降低輸出功率。
6.根據權利要求5所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:設定采樣電壓信號的最高閾值電壓，反激式變換器輕載啟動時，當采樣電壓信號大于其最高閾值電壓的情況下，則通過限頻電路將主功率的開關頻率設定為最低開關頻率，直到采樣電壓信號小于其最高閾值電壓。
7.根據權利要求1或2所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制電路，其特征在于:采用輔助繞組與副邊繞組耦合，通過采樣電阻對輔助繞組進行電壓采樣，從而得到采樣電壓信號。
8.—種原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，應用于反激式變換器，根據表征反激式功率級電路輸出電壓的采樣電壓信號，以調節反激式變換器主功率管的導通時間保持恒定的輸出電壓；其特征在于:還包括以下步驟: 采樣原邊電流，當原邊電流大于一基準電流值時，則使主功率管工作在固定導通時間模式；當原邊電流小于所述基準電流值時，則使主功率管工作在電流峰值模式； 對反激式功率級電路輸出電壓進行采樣，得到采樣電壓信號，將采樣電壓信號與一參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間； 檢測采樣電壓信號的谷底值，并在谷底值時，控制主功率管導通。
9.根據權利要求8所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，其特征在于:當得到的采樣電壓信號大于基準電壓時，則在第一消隱時間后再進行谷底檢測；當得到的采樣電壓信號小于基準電壓時，則在第二消隱時間后再進行谷底檢測；所述的第一消隱時間大于第二消隱時間，在第一消隱時間和第二消隱時間內不進行谷底檢測。
10.根據權利要求8或9所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，其特征在于:在檢測到采樣電壓信號的谷底值時，將所述的谷底值與所述參考電壓進行比較，產生電壓反饋信號，根據電壓反饋信號來調節主功率管在固定導通時間模式下的導通時間。
11.根據權利要求8所述的原邊反饋的PFC恒壓驅動控制方法，其特征在于:設定采樣電壓信號的最高閾值電壓，反激式變換器輕載啟動時，當采樣電壓信號大于其最高閾值電壓的情況下，則通過限頻電路將主功率的開關頻率設定為最低開關頻率，直到采樣電壓信號小于其最高閾值電 壓。
【文檔編號】H02M1/08GK103944374SQ201410170914
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】陳惠強 申請人:矽力杰半導體技術(杭州)有限公司