開(kāi)關(guān)電源控制電路、開(kāi)關(guān)電源、前沿檢測(cè)電路和方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種開(kāi)關(guān)電源控制電路、開(kāi)關(guān)電源、前沿檢測(cè)電路和方法。所述開(kāi)關(guān)電源控制電路包括過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端、比例信號(hào)獲取電路、過(guò)零檢測(cè)電路和前沿檢測(cè)電路；比例信號(hào)獲取電路和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。前沿檢測(cè)電路根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，并在當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。本發(fā)明可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)電源控制電路、開(kāi)關(guān)電源、前沿檢測(cè)電路和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，具體涉及一種開(kāi)關(guān)電源控制電路、開(kāi)關(guān)電源、前沿檢測(cè)電路和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可控硅調(diào)光是目前常用的調(diào)光方法，可控硅調(diào)節(jié)器采用相位控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光，即在正弦波每半個(gè)周期控制可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通，獲得相同的導(dǎo)通相角。通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅調(diào)節(jié)器的斬波相位，可以改變導(dǎo)通相角大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)光。
[0003]圖1是現(xiàn)有的具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖。開(kāi)關(guān)電源10對(duì)母線電壓進(jìn)行采樣以檢測(cè)導(dǎo)通相角的前沿，其包括交流電輸入端Vin、可控硅調(diào)節(jié)器11、整流橋
12、母線采樣電路13、直流-直流變換器14和開(kāi)關(guān)電源控制電路15。其中母線采樣電路13為連接在電壓母線和接地端之間的分壓電路，其將采樣得到的母線電壓輸入到隔離式直流-直流變換器開(kāi)關(guān)電源控制電路15中。由于開(kāi)關(guān)電源控制電路15通常為集成電路，因此，需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的母線電壓輸入端管腳。
[0004]現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源需要專(zhuān)門(mén)的母線采樣電路以及為輸入母線電壓在開(kāi)關(guān)電源控制電路中專(zhuān)門(mén)設(shè)置引腳，這使得電路元件數(shù)量較多，集成度低，且封裝成本較高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，提供一種開(kāi)關(guān)電源控制電路、開(kāi)關(guān)電源、前沿檢測(cè)電路和方法，可以根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，以減少電路元器件數(shù)量，提高集成度。
[0006]在第一方面，提供一種開(kāi)關(guān)電源控制電路，用于控制包括可控硅調(diào)節(jié)器和直流-直流變換器隔離式直流-直流變換器的開(kāi)關(guān)電源，所述開(kāi)關(guān)電源控制電路包括過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端、比例信號(hào)獲取電路、過(guò)零檢測(cè)電路和前沿檢測(cè)電路；
[0007]所述比例信號(hào)獲取電路和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)，所述第一比例信號(hào)與隔離式直流-直流變換器直流-直流變換器的儲(chǔ)能電感兩端電壓成第一比例，所述第二比例信號(hào)與所述輔助繞組兩端電壓成第二比例；
[0008]所述前沿檢測(cè)電路根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和所述第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，并在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)；其中，所述前沿檢測(cè)信號(hào)指示可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿；所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值；
[0009]所述過(guò)零檢測(cè)電路根據(jù)所述第二比例信號(hào)進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)。
[0010]優(yōu)選地，所述前沿檢測(cè)電路包括電壓寄存電路和閾值比較電路:
[0011]所述電壓寄存電路根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和第一比例信號(hào)獲取并寄存前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)；[0012]所述閾值比較電路在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
[0013]優(yōu)選地,所述電壓寄存電路包括信號(hào)輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第一電容和第二電容；
[0014]所述第一開(kāi)關(guān)連接在信號(hào)輸入端和第一輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；
[0015]所述第二開(kāi)關(guān)連接在第一輸出端和第二輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的反相信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；
[0016]所述第一電容連接在第一輸出端和接地端之間；
[0017]所述第二電容連接在第二輸出端和接地端之間；
[0018]所述第一輸出端輸出當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)；
[0019]所述第二輸出端輸出前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)。
[0020]優(yōu)選地，所述閾值比較電路包括電壓源和比較器；
[0021]所述比較器的第一輸入端輸入所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)；
[0022]所述電壓源連接在前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的輸入端和所述比較器的第二輸入端之間。
[0023]優(yōu)選地，所述比例信號(hào)獲取電路包括受控電流源、電流鏡和轉(zhuǎn)換電阻；
[0024]所述電流鏡具有基準(zhǔn)電流端、第一鏡像端和第二鏡像端；
[0025]所述受控電流源連接在所述基準(zhǔn)電流端和接地端之間，生成與所述儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的電流信號(hào)；
[0026]所述轉(zhuǎn)換電阻連接在所述第一鏡像端與接地端之間；
[0027]所述第一鏡像端輸出所述第一比例信號(hào)；
[0028]所述第二鏡像端輸出所述第二比例信號(hào)。
[0029]優(yōu)選地，受控電流源包括運(yùn)算放大器、第一晶體管；
[0030]所述運(yùn)算放大器的第一輸入端和接地端連接、第二輸入端和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端連接、輸出端和所述第一晶體管的柵極連接；
[0031]所述第一晶體管連接在所述電流鏡的基準(zhǔn)電流端和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端之間。
[0032]優(yōu)選地，所述直流-直流變換器為隔離式直流-直流變換器或非隔離式直流-直流變換器。
[0033]優(yōu)選地，所述比例信號(hào)獲取電路根據(jù)與儲(chǔ)能電感耦合的輔助繞組的兩端電壓生成所述第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。
[0034]優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)電源控制電路還包括導(dǎo)通相角獲取電路，用于根據(jù)所述前沿檢測(cè)信號(hào)和電源良好信號(hào)(POK)生成導(dǎo)通相角指示信號(hào)。
[0035]第二方面，提供一種開(kāi)關(guān)電源，包括可控硅調(diào)節(jié)器、整流橋和直流-直流變換器和如上所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路。
[0036]第三方面，提供一種前沿檢測(cè)電路，用于檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，所述前沿檢測(cè)電路包括:
[0037]電壓寄存電路，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值，所述第一比例信號(hào)與直流-直流轉(zhuǎn)換器儲(chǔ)能電感電壓成第一比例；
[0038]閾值比較電路，在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
[0039]優(yōu)選地，所述電壓寄存電路包括信號(hào)輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第一電容和第二電容；
[0040]所述第一開(kāi)關(guān)連接在信號(hào)輸入端和第一輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；
[0041]所述第二開(kāi)關(guān)連接在第一輸出端和第二輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的反相信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；
[0042]所述第一電容連接在第一輸出端和接地端之間；
[0043]所述第二電容連接在第二輸出端和接地端之間；
[0044]所述第一輸出端輸出當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)；
[0045]所述第二輸出端輸出前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)。
[0046]優(yōu)選地，所述閾值比較電路包括電壓源和比較器；
[0047]所述比較器的第一輸入端輸入所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)；
[0048]所述電壓源連接在前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的輸入端和所述比較器的第二輸入端之間。
[0049]優(yōu)選地，所述前沿檢測(cè)電路還包括第一比例信號(hào)獲取電路，用于獲取所述第一比例信號(hào)。
[0050]第四方面，提供一種前沿檢測(cè)方法，用于檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，所述方法包括:
[0051]獲取第一比例信號(hào)，所述第一比例信號(hào)與直流-直流轉(zhuǎn)換器儲(chǔ)能電感兩端電壓成第一比例；
[0052]根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和所述第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值；
[0053]在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
[0054]本發(fā)明根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0055]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0056]圖1是現(xiàn)有的具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖；
[0057]圖2A是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖；
[0058]圖2B是隔離式直流-直流變換器的工作波形圖；[0059]圖2C是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的工作波形圖；
[0060]圖3A是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖；
[0061]圖3B是本發(fā)明第一實(shí)施例中導(dǎo)通相角獲取電路的工作波形圖；
[0062]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖；
[0063]圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例一優(yōu)選的比例信號(hào)獲取電路的電路示意圖；
[0064]圖6A是本發(fā)明第三實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖；
[0065]圖6B是非隔離式直流-直流變換器的工作波形圖；
[0066]圖6C是本發(fā)明第三實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖；
[0067]圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的前沿檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068]以下基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，公知的方法、過(guò)程、流程、元件和電路并沒(méi)有詳細(xì)敘述。
[0069]此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0070]同時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個(gè)元件或子電路通過(guò)電氣連接或電磁連接構(gòu)成的導(dǎo)電回路。當(dāng)稱(chēng)元件或電路“連接到”另一元件或稱(chēng)元件/電路“連接在”兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當(dāng)稱(chēng)元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時(shí)，意味著兩者不存在中間元件。
[0071]除非上下文明確要求，否則整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的“包括”、“包含”等類(lèi)似詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說(shuō)，是“包括但不限于”的含義。
[0072]在如下描述中(除另有說(shuō)明)，“已知”、“固定”、“給定”和“預(yù)定”通常情況下，指的是一個(gè)值，數(shù)量、參數(shù)、約束條件、條件、狀態(tài)、流程、過(guò)程、方法、實(shí)施，或各種組合等在理論上是可變的，但是如果提前設(shè)定，則在后續(xù)使用中是保持不變的。
[0073]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0074]在以下的描述中，以反激隔離式直流-直流變換器和降壓型直流-直流變換器為例進(jìn)行說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于其它類(lèi)型的包含直流-直流變換器的開(kāi)關(guān)電源。
[0075]圖2A是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖。如圖2A所示，開(kāi)關(guān)電源20包括交流電輸入端Vin、可控硅調(diào)節(jié)器21、整流橋22、隔離式直流-直流變換器23、開(kāi)關(guān)電源控制電路24和電壓采樣電路25。
[0076]交流電輸入端Vin輸入交流電。
[0077]可控硅調(diào)節(jié)器21用于對(duì)輸入的交流電信號(hào)進(jìn)行前沿?cái)夭?，輸出具有可調(diào)的導(dǎo)通相角的交流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)。
[0078]整流橋22將交流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)輸出到隔離式直流-直流變換器23。
[0079]隔離式直流-直流變換器23對(duì)直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行變換，輸出與直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的導(dǎo)通相角相對(duì)應(yīng)的直流輸出電流，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。
[0080]其中，隔離式直流-直流變換器23包括變壓器T、功率開(kāi)關(guān)S、整流二極管Dl、輸出電容Q、電流采樣電阻1?_。變壓器T包括原邊繞組L1、副邊繞組L2。原邊繞組LI的第一端連接到母線，接收整流橋輸出的直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)。功率開(kāi)關(guān)S和電流采樣電阻Rsen串聯(lián)連接在原邊繞組L2的第二端和接地端之間。由整流二極管Dl和輸出電容Q組成的副邊整流濾波電路與副邊繞組L2連接，對(duì)副邊繞組電流整流濾波后輸出到負(fù)載。
[0081]電壓采樣電路25用于采樣原邊繞組LI兩端的電壓，生成與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)，包括輔助繞組L3和分壓電路FB。輔助繞組L3與原邊繞組LI以及副邊繞組L2磁耦合，分壓電路FB與輔助繞組L3連接，輸出與輔助繞組L3兩端電壓相關(guān)的反饋參量。由于輔助繞組L3兩端電壓與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例，因此，分壓電路FB輸出的反饋參量可以與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例。反饋參量可以用于進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)。通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通/關(guān)斷的開(kāi)關(guān)周期和/或占空比，可以控制功率級(jí)電路232輸出與直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的導(dǎo)通相角相對(duì)應(yīng)的輸出電流，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。對(duì)于隔離式變換器，電流過(guò)零檢測(cè)用于檢測(cè)變壓器中所有繞組的總電流過(guò)零點(diǎn)。
[0082]開(kāi)關(guān)電源控制電路24包括電流采樣信號(hào)輸入端SEN和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS。電流采樣信號(hào)輸入端SEN和電流采樣電阻Rsen的非接地端連接，輸入原邊繞組的電流采樣信號(hào)。過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS和電壓采樣電路25的輸出端連接，輸入反饋參量作為過(guò)零檢測(cè)信號(hào)。輔助繞組L3兩端電壓與隔離式直流-直流變換器23的儲(chǔ)能電感成比例，因此過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS輸入的信號(hào)是與隔離式直流-直流變換器23的儲(chǔ)能電感(也即原邊繞組LI)的電壓成比例的信號(hào)。
[0083]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，上述電路結(jié)構(gòu)并非唯一，可以采用其它任何可以實(shí)現(xiàn)利用與隔離式直流-直流變換器23的儲(chǔ)能電感(也即原邊繞組LI)的電壓成比例的信號(hào)來(lái)進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)的電路結(jié)構(gòu)，例如，部分現(xiàn)有的隔離式直流-直流變換器不使用輔助繞組，而是原邊繞組通過(guò)電壓采樣電路輸出信號(hào)到過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端。
[0084]圖2B是隔離式直流-直流變換器的工作波形圖。由于原邊繞組LI兩端電壓vu在功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間等于母線電壓vbus，在功率開(kāi)關(guān)S關(guān)斷期間等于_kTv。，kT為原邊繞組LI與副邊繞組L2的匝數(shù)比，由此，如圖2B所示，輔助繞組L3的兩端電壓在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)指示功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間等于_klVbus，其中Ic1為輔助繞組L3與原邊繞組LI的線圈匝數(shù)比，Vbus為輸入到隔離式直流-直流變換器的母線電壓，在本實(shí)施例中為直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)。
[0085]同時(shí)，在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)指示功率開(kāi)關(guān)S關(guān)斷期間，原邊繞組電流為零，副邊繞組電流不斷降低，在降低為O之前，vL3維持k2V()附近變化，副邊繞組電流降低至O后會(huì)繼續(xù)在O附近振蕩，會(huì)迅速下降至0，k2為輔助繞組L3與副邊繞組L2的線圈匝數(shù)比。在功率開(kāi)關(guān)S關(guān)斷期間，通過(guò)檢測(cè)輔助繞組L3的兩端電壓下降至零的時(shí)刻，可以獲得變壓器電流過(guò)零點(diǎn)。
[0086]由于原邊繞組LI兩端電壓Vu在功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間等于母線電壓vbus，因此，可以基于原邊繞組LI兩端電壓vu或與其成比例的輔助繞組L3的兩端電壓來(lái)進(jìn)行導(dǎo)通相角的前沿檢測(cè)。本實(shí)施例以輔助繞組L3的兩端電壓為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0087] 圖2C是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的工作波形圖。如圖2C所示，母線電壓Vbus為具有一導(dǎo)通相角的斬波信號(hào)，其在前沿時(shí)刻h由零突變。對(duì)應(yīng)地，如果對(duì)于輔助繞組L3的兩端電壓在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間的電壓進(jìn)行采樣，可以得到隨母線電壓Vbus同步變化的母線電壓采樣信號(hào)vs，母線電壓采樣信號(hào)Vs以開(kāi)關(guān)電源20的開(kāi)關(guān)周期Ts為最小時(shí)間間隔變化。由于，在可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿時(shí)刻h前后，母線電壓Vbus突變，而其在其它時(shí)刻均連續(xù)變化。故而，前沿時(shí)刻h前后，相鄰兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs的差值較大。因此，通過(guò)檢測(cè)相鄰兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs的差值是否大于預(yù)定閾值vth，可以實(shí)現(xiàn)前沿檢測(cè)。
[0088]而由于輔助繞組L3的兩端電壓Vu在功率開(kāi)關(guān)S關(guān)斷期間與輸出電壓以及電流過(guò)零點(diǎn)相關(guān)，因此，可以利用其來(lái)反饋功率級(jí)電路的狀態(tài)，生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。對(duì)于隔離式變換器，電流過(guò)零點(diǎn)為變壓器中所有繞組的總電流過(guò)零點(diǎn)，也即，在電流過(guò)零點(diǎn)，變壓器T所有繞組的電流均為零。
[0089]因此，開(kāi)關(guān)電源控制電路24可以根據(jù)過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端的信號(hào)同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通相角的前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)。
[0090]根據(jù)檢測(cè)到的可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，也即，直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的導(dǎo)通前沿，開(kāi)關(guān)電源控制電路24可以生成與導(dǎo)通相角相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通相角指示信號(hào)vmD，并進(jìn)而將導(dǎo)通相角指示信號(hào)^ead作為控制參量之一，控制開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的產(chǎn)生。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)電源控制電路24可以根據(jù)導(dǎo)通相角的大小生成對(duì)應(yīng)的參考電壓vKEF。參考電壓Vkef表征開(kāi)關(guān)電源輸出電流的期望值。通常來(lái)說(shuō)，導(dǎo)通相角越大，參考電壓Vkef越大，以輸出更高的期望電流。
[0091 ] 同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源控制電路24根據(jù)電流采樣信號(hào)獲取原邊電流相關(guān)信息。
[0092]在獲取上述參量后，開(kāi)關(guān)電源控制電路232根據(jù)電流過(guò)零檢測(cè)結(jié)果、原邊電流相關(guān)信息和導(dǎo)通相角指示信號(hào)(或優(yōu)選地，根據(jù)該信號(hào)生成的參考電壓)生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q，控制功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通和關(guān)斷，進(jìn)而使得功率級(jí)電路輸出與直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的導(dǎo)通相角相對(duì)應(yīng)的輸出電流。
[0093]圖3A是本發(fā)明第一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖。如圖3A所示，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路24包括比例信號(hào)獲取電路24a、前沿檢測(cè)電路24b、過(guò)零檢測(cè)電路24c、導(dǎo)通相角獲取電路24d和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路24e。
[0094]比例信號(hào)獲取電路24a和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。第一比例信號(hào)與隔離式直流-直流變換器23的原邊繞組LI (也即，儲(chǔ)能電感)的兩端電壓vu成第一比例，第二比例信號(hào)與輔助繞組L3的原邊繞組LI的兩端電壓vu成第二比例。在本實(shí)施例中，第一比例和第二比例可以相同，也可以不同，第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)互不干擾。第一比例信號(hào)可以是電流信號(hào)也可以是電壓信號(hào)，同樣的，第二比例信號(hào)可以是電流信號(hào)也可以是電壓信號(hào)，兩者可以具有不同的類(lèi)型。
[0095]前沿檢測(cè)電路24b根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Last和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Now,并在當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Now與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值Vs Last超過(guò)預(yù)定閾值Vth時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)VFMT，前沿檢測(cè)信號(hào)Vfmt指示可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿。
[0096]過(guò)零檢測(cè)電路24c根據(jù)第二比例信號(hào)進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)，輸出過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)vz。
[0097]導(dǎo)通相角獲取電路24d根據(jù)前沿檢測(cè)信號(hào)Vfiwnt、電源良好信號(hào)(POK)生成導(dǎo)通相角指示信號(hào)Vlmd。導(dǎo)通相角指示信號(hào)Vlead指示導(dǎo)通相角的大小。導(dǎo)通相角獲取電路24d可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。具體地，可以包括通過(guò)RS觸發(fā)器來(lái)獲取導(dǎo)通相角，其置位端輸入前沿檢測(cè)信號(hào)，復(fù)位端輸入周期結(jié)束信號(hào)，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以利用電源良好信號(hào)(POK)信號(hào)作為周期結(jié)束信號(hào)指示直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的周期結(jié)束時(shí)刻。如圖3B所示，由于母線電壓，也即，直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)為周期信號(hào)，且其在每個(gè)周期有一段時(shí)間為零，因此，通過(guò)輔助繞組或者其他方式從母線電壓生成的為開(kāi)關(guān)電源控制電路供電的供電信號(hào)V。。會(huì)在每個(gè)直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)周期上升和下降一次，在其上升到或下降到預(yù)定電壓值時(shí)會(huì)輸出電源良好信號(hào)(POK)信號(hào)，其可以作為每個(gè)直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)周期結(jié)束的標(biāo)志。由此，RS觸發(fā)器輸出在導(dǎo)通相角前沿至周期結(jié)束點(diǎn)附近為高電平的信號(hào)，其可以用于表征導(dǎo)通相角的相位范圍。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，周期結(jié)束信號(hào)可以使用其他信號(hào)替代，導(dǎo)通相角獲取電路24d也可以使用其它現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0098]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路24e根據(jù)過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)Vz、導(dǎo)通相角指示信號(hào)和從電流采樣信號(hào)輸入端SEN輸入的電流采樣信號(hào)vSEN生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路24e可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0099]本實(shí)施例根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
[0100]同時(shí)，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路可以形成在同一集成電路中。由于前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)的引腳可以共用過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端，因此，可以減少集成電路的引腳，降低集成電路封裝成本。
[0101]圖4A是本發(fā)明第二實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖。如圖4A所示，開(kāi)關(guān)控制電路40包括比例信號(hào)獲取電路41、前沿檢測(cè)電路42、過(guò)零檢測(cè)電路43、導(dǎo)通相角獲取電路44和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路45。
[0102]比例信號(hào)獲取電路41和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。其包括受控電流源I1、電流鏡MIR和轉(zhuǎn)換電阻Rs。
[0103]和第一實(shí)施例中的分析類(lèi)似，本實(shí)施例以輔助繞組L3兩端電壓為例進(jìn)行說(shuō)明，但是，與儲(chǔ)能電感成比例的電壓均可應(yīng)用于本實(shí)施例。
[0104]電流鏡MIR具有基準(zhǔn)電流端r、第一鏡像端ml和第二鏡像端m2。電流鏡MIR的第一鏡像端ml連接到前沿檢測(cè)電路42，向其提供第一比例信號(hào)。電流鏡MIR的第二鏡像端m2連接到過(guò)零檢測(cè)電路43，向其提供第二比例信號(hào)。
[0105]受控電流源11連接在基準(zhǔn)電流端r和接地端之間，生成與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的電流信號(hào)。通常來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)設(shè)置輔助繞組L3，在輔助繞組L3上產(chǎn)生與儲(chǔ)能電感(也即本實(shí)施例中隔離式直流-直流變換器的原邊繞組LI)成比例的電壓，受控電流源Il通過(guò)接受來(lái)自輔助繞組L3的信號(hào)控制，生成與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的電流信號(hào)。
[0106]轉(zhuǎn)換電阻Rs連接在所述第一鏡像端與接地端之間，將經(jīng)由電流鏡復(fù)制的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0107]第一鏡像端ml輸出所述第一比例信號(hào)。[0108]第二鏡像端m2輸出所述第二比例信號(hào)。
[0109]由于受控電流源Il的控制端電壓與輔助繞組L3兩端電壓成比例，使得受控電流源Il施加在電流鏡MIR的鏡像端的電流與輔助繞組L3兩端電壓成比例，因此，電流鏡MIR的第一鏡像端ml和第二鏡像端m2的電路也均和輔助繞組L3兩端電壓成比例，由此，可以在第一鏡像端ml和第二鏡像端m2分別獲得第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。
[0110]圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例一優(yōu)選的比例信號(hào)獲取電路的電路示意圖。在該優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖5所示，受控電流源Il包括運(yùn)算放大器0P、第一晶體管Ml。
[0111]第一晶體管Ml連接在電流鏡的基準(zhǔn)電流端r和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS之間。
[0112]運(yùn)算放大器OP的第一輸入端和接地端連接、第二輸入端和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS連接、輸出端和第一晶體管Ml的柵極連接。在圖5中，第一輸入端為同相輸入端，而第二輸入端為反相輸入端。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，根據(jù)電路設(shè)置情況不同，上述第一輸入端和第二輸入端連接關(guān)系可以互換。
[0113]電流鏡MIR具有基準(zhǔn)電流端r、第一鏡像端ml和第二鏡像端m2。
[0114]如圖5所示，電流鏡MIR包括第二晶體管M2、第三晶體管M3和第四晶體管M4。第二晶體管M2、第三晶體管M3和第四晶體管M4均為PMOS晶體管，其源極與上拉電壓端連接，三者的柵極相互連接，第二晶體管M2的柵極與漏極連接，第二晶體管M2的漏極作為基準(zhǔn)電流端，第三晶體管M3的漏極連接到第一鏡像端ml，第四晶體管M4的漏極連接到第二鏡像端m2。通過(guò)設(shè)置第三晶體管M3、第四晶體管M4與第二晶體管M2的尺寸，可以使得第一鏡像端ml和第二鏡像端m2分別輸出與基準(zhǔn)電流端r成比例的電流。
[0115]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，電流鏡MIR還可利用其它本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的或現(xiàn)有技術(shù)已披露的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。第二晶體管M2、第三晶體管M3和第四晶體管M4也并不限于PMOS晶體管。例如，可以將第二晶體管M2、第三晶體管M3和第四晶體管M4設(shè)置為NMOS晶體管，將上拉電壓端替換為接地端。
[0116]第一晶體管Ml連接在電流鏡MIR的基準(zhǔn)電流端r和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS之間，檢測(cè)電阻Rs連接在電流鏡MIR的第一鏡像端ml和接地端之間。電流鏡MIR的第一鏡像端輸出第一比例信號(hào)。在第二晶體管M2、第三晶體管M3和第四晶體管M4為PMOS晶體管時(shí)，第一晶體管Ml為NMOS晶體管。
[0117]為了方便對(duì)本實(shí)施例的原理進(jìn)行說(shuō)明，圖5中還示出了功率級(jí)電路的輔助繞組L3和電壓采樣電路FB。電壓采樣電路FB包括串聯(lián)在輔助繞組L3 —端和接地端之間的分壓電阻Rfi和RF2。電路工作時(shí)，運(yùn)算放大器OP使得過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS的電壓被箝位為零，由此，過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS的流出電流為Izcs=_vu/Rf1，其中，為輔助繞組L3的兩％5電壓。
[0118]經(jīng)過(guò)電流鏡MIR的復(fù)制，由第一鏡像端ml流向接地端的電流等于k3Izcs，其中，k3為電流鏡第一鏡像端的電流復(fù)制系數(shù)。因此，檢測(cè)電阻&兩端電壓，也即，第一鏡像端ml的電壓值為_(kāi)k3vuRs/RF1，在本實(shí)施例中，其作為第一比例信號(hào)使用。
[0119]同樣，第二鏡像端m2流出的電流等于匕^，其中，k4為電流鏡MIR第二鏡像端的電流復(fù)制系數(shù)，其與輔助繞組L3兩端電壓成第二比例，可以作為第二比例信號(hào)供過(guò)零檢測(cè)電路使用。
[0120]根據(jù)在前分析，輔助繞組L3兩端電壓在功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間和母線電壓Vbus成比例，由此可知，第一鏡像端ml的電壓值也和母線電壓Vbus成比例。通過(guò)在功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間對(duì)第一鏡像端ml的電壓值采樣，即可獲得與母線電壓Vbus同步變化的母線電壓采樣信號(hào)。
[0121]如圖4所示，前沿檢測(cè)電路42包括電壓寄存電路42a和閾值比較電路42b。
[0122]電壓寄存電路42a根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)vs>t和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs>，母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值。
[0123]在圖4所不電路中，電壓寄存電路42a包括信號(hào)輸入端in、第一輸出端outl、第二輸出端out2、第一開(kāi)關(guān)S1、第二開(kāi)關(guān)S2、第一電容Cl和第二電容C2。
[0124]第一開(kāi)關(guān)SI連接在信號(hào)輸入端in和第一輸出端outl之間,根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0125]第二開(kāi)關(guān)S2連接在第一輸出端outl和第二輸出端out2之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的反相信號(hào)Q非導(dǎo)通和關(guān)斷。
[0126]第一電容Cl連接在第一輸出端outl和接地端之間；第二電容C2連接在第二輸出端和接地端之間。
[0127]第一輸出端outl輸出當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Nmt。
[0128]第二輸出端out2輸出前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)vs)st。
[0129]在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q指示功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間，第一開(kāi)關(guān)SI導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷。輸入到信號(hào)輸入端in的第一比例信號(hào)對(duì)第一電容Cl充電，由于第一比例信號(hào)等于_k3vuRs/RF1,而此時(shí)功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通,Vlj3等于-1c1Vbus,由此可得,第一輸出端outl的電壓
Voutl 為:
[0130]Vouti= (k!k3Rs/RF1) vbus
[0131]其可以代表當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)vs—N0V。
[0132]在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q指示功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間，第一開(kāi)關(guān)SI關(guān)斷，第二開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通，第一電容Cl對(duì)第二電容C2充電，在第二電容C2的電容值小于第一電容Cl的電容值時(shí)，充電完成后，第二輸出端out2的電壓Vtjut2=Vwtl，并且對(duì)于第一輸入端outl的電壓影響不大。
[0133]在新的開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始后，第一開(kāi)關(guān)SI再次導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)S2再次關(guān)斷。此時(shí)，第二輸出端out2的電壓保持不變，為前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs>t，而第一輸出端outl的電壓被充電等于第一比例信號(hào)，也即等于當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Nmt。
[0134]閾值比較電路42b在當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Now與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)vs>t的差值超過(guò)預(yù)定閾值Vth時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
[0135]如圖4所示，閾值比較電路42b包括電壓源和比較器CMP。
[0136]比較器CMP的第一輸入端輸入當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs not，也即，與電壓寄存電路42a的第一輸出端outl連接。
[0137]電壓源連接在前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs>t的輸入端和比較器CMP的第二輸入端之間，也即，連接在電壓寄存電路42a的第二輸出端out2和比較器CMP的第二輸入端之間。電壓源的電壓值為預(yù)定閾值vth。
[0138]在圖4中，比較器CMP的第一輸入端為同相輸入端，第二輸入端為反相輸入端。由此，其輸出的前沿檢測(cè)信號(hào)有效值為高電平。[0139]過(guò)零檢測(cè)電路43根據(jù)第二比例信號(hào)進(jìn)行副邊電流過(guò)零檢測(cè)，輸出過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)Vz。
[0140]導(dǎo)通相角獲取電路44根據(jù)前沿檢測(cè)信號(hào)vFraT獲得導(dǎo)通相角指示信號(hào)v_。導(dǎo)通相角獲取電路44可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0141]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路45根據(jù)過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)Vz、導(dǎo)通相角指示信號(hào)\_和從電流采樣信號(hào)輸入端SEN輸入的電流采樣信號(hào)vSEN生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路45可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0142]本實(shí)施例根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
[0143]同時(shí)，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路可以形成在同一集成電路中。由于前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)的引腳可以共用過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端，因此，可以減少集成電路的引腳，降低集成電路封裝成本。
[0144]圖6A是本發(fā)明第三實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源的電路示意圖。如圖6A所示，開(kāi)關(guān)電源60包括交流電輸入端Vin、可控硅調(diào)節(jié)器61、整流橋62、非隔離式直流-直流變換器63、開(kāi)關(guān)電源控制電路64和電壓采樣電路65。在本實(shí)施例中，以降壓型拓?fù)涞姆歉綦x式直流-直流變換器為例進(jìn)行說(shuō)明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其它類(lèi)型的非隔離式直流-直流變換器也均適用于本實(shí)施例。
[0145]交流電輸入端Vin輸入交流電。
[0146]可控硅調(diào)節(jié)器61用于對(duì)輸入的交流電信號(hào)進(jìn)行前沿?cái)夭?，輸出具有可調(diào)的導(dǎo)通相角的交流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)。
[0147]整流橋62將交流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)轉(zhuǎn)換為直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)通過(guò)電壓母線輸出到非隔離式直流-直流變換器63。
[0148]非隔離式直流-直流變換器63連接到電壓母線，對(duì)直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行變換，輸出與直流前沿?cái)夭ㄐ盘?hào)的導(dǎo)通相角相對(duì)應(yīng)的直流輸出電流，驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。
[0149]其中，非隔離式直流-直流變換器63包括整流二極管D2、功率開(kāi)關(guān)S、輸出電容Q、儲(chǔ)能電感Lb。整流二極管D2連接在電壓母線和中間端i之間。功率開(kāi)關(guān)S連接在中間端i和接地端之間。儲(chǔ)能電感Lb連接在中間端i和輸出端之間。輸出電容Ctj連接在輸出端和電壓母線之間。
[0150]電壓采樣電路65用于對(duì)儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓進(jìn)行采樣，獲取與儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓成比例的信號(hào)。該信號(hào)可以提供給開(kāi)關(guān)電源控制電路64以進(jìn)行前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)。
[0151]優(yōu)選地，電壓采樣電路65包括輔助繞組L3’以及對(duì)輔助繞組L3’兩端電壓進(jìn)行分壓的分壓電路FB’，其與儲(chǔ)能電感Lb磁耦合，生成與儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓成比例的電壓信號(hào)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，也可以采用其它各種方式采集儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓以適用于本發(fā)明。
[0152]開(kāi)關(guān)電源控制電路64包括過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS。過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS和分壓電路FB’的輸出端連接，輸入反饋參量作為過(guò)零檢測(cè)信號(hào)。輔助繞組L3’兩端電壓與非隔離式直流-直流變換器23的儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例，因此過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS輸入的信號(hào)是與非隔離式直流-直流變換器63的儲(chǔ)能電感的電壓成比例的信號(hào)。[0153]圖6B是非隔離式直流-直流變換器的工作波形圖。如圖6B所示，功率開(kāi)關(guān)S根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q的控制導(dǎo)通和關(guān)斷，在功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間，也即，ItTt1時(shí)間區(qū)間內(nèi)，儲(chǔ)能電感Lb的電流線性上升,此時(shí),儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓Vlj等于Vbus-Vo,而由于非隔離式直流-直流變換器輸出電壓％在短時(shí)間內(nèi)基本不變，因此，儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓\在功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間為隨母線電壓Vbus變化的參量，也即，通過(guò)在多個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間對(duì)儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓\采樣，獲得的采樣信號(hào)是可以表征母線電壓Vbus變化狀況的參量。因此，該信號(hào)在導(dǎo)通相角前沿處會(huì)出現(xiàn)躍變。因此，通過(guò)比較兩個(gè)相鄰開(kāi)關(guān)周期的儲(chǔ)能電感電壓采樣信號(hào)的差值是否大于預(yù)定閾值，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)導(dǎo)通相角前沿。
[0154] 在功率開(kāi)關(guān)S關(guān)斷期間，儲(chǔ)能電感Lb的電流線性下降(ti_t2時(shí)間區(qū)間內(nèi))，在下降至Ij零后開(kāi)始振蕩(t2-t3時(shí)間區(qū)間內(nèi))。在t「t2時(shí)間區(qū)間內(nèi)，儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓\等于輸出電壓％，在t2-t3時(shí)間區(qū)間內(nèi)，儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓\振蕩，通過(guò)檢測(cè)該振蕩到達(dá)最高點(diǎn)后的下降到零可以進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)。對(duì)于非隔離式直流-直流變換器而言，電流過(guò)零檢測(cè)用于檢測(cè)變換器的儲(chǔ)能電感Lb電流過(guò)零點(diǎn)。
[0155]由此，基于儲(chǔ)能電感Lb兩端電壓\在功率開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通期間和關(guān)斷期間的不同屬性，可以利用與其成比例的信號(hào)(例如利用輔助繞組L3產(chǎn)生的感應(yīng)電壓)實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)。
[0156]圖6C是本發(fā)明第三實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路的電路示意圖。如圖6C所示，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路64包括比例信號(hào)獲取電路64a、前沿檢測(cè)電路64b、過(guò)零檢測(cè)電路64c、導(dǎo)通相角獲取電路64d和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路64e。
[0157]比例信號(hào)獲取電路64a和過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端ZCS連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。第一比例信號(hào)與非隔離式直流-直流變換器23的儲(chǔ)能電感Lb的兩端電壓\成第一比例，第二比例信號(hào)與儲(chǔ)能電感Lb的兩端電壓\成第二比例。在本實(shí)施例中，第一比例和第二比例可以相同，也可以不同，第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)互不干擾。第一比例信號(hào)可以是電流信號(hào)也可以是電壓信號(hào)，同樣的，第二比例信號(hào)可以是電流信號(hào)也可以是電壓信號(hào)，兩者可以具有不同的類(lèi)型。
[0158]優(yōu)選地，比例信號(hào)獲取電路64a可以采用第一實(shí)施例或第二實(shí)施例中所述的電路結(jié)構(gòu)。
[0159]前沿檢測(cè)電路64b根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Last和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)Vs Now,并在當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)vs Not與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值Vs^st超過(guò)預(yù)定閾值Vth時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)V畫(huà)τ，前沿檢測(cè)信號(hào)vFMT指示可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿。
[0160]優(yōu)選地，比例信號(hào)獲取電路64b可以采用第二實(shí)施例中所述的電路結(jié)構(gòu)。
[0161]過(guò)零檢測(cè)電路64c根據(jù)第二比例信號(hào)進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)，輸出過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)vz。
[0162]導(dǎo)通相角獲取電路電路64d根據(jù)前沿檢測(cè)信號(hào)Vfkqnt和電源良好信號(hào)(POK)生成導(dǎo)通相角指示信號(hào)Vlmd。導(dǎo)通相角指示信號(hào)Vlmd指示導(dǎo)通相角的大小。導(dǎo)通相角獲取電路64d可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。具體地，通過(guò)第一實(shí)施例中所述的RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，周期結(jié)束信號(hào)可以使用其他信號(hào)替代，導(dǎo)通相角獲取電路64d也可以使用其它現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0163]開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路64e根據(jù)過(guò)零點(diǎn)指示信號(hào)Vz、導(dǎo)通相角指示信號(hào)生成開(kāi)關(guān)控制信號(hào)Q。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)生成電路64e可以使用各種現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
[0164]本實(shí)施例根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
[0165]同時(shí)，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路可以形成在同一集成電路中。由于前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)的引腳共用過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端，因此，可以減少集成電路的引腳，降低集成電路封裝成本。
[0166]圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的前沿檢測(cè)方法的流程圖。如圖7所示，所述方法包括:
[0167]步驟710、獲取第一比例信號(hào)，所述第一比例信號(hào)與與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例成第一比例。
[0168]步驟720、根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和所述第一比例信號(hào)獲取并寄存前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值。
[0169]也即，在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間對(duì)所述第一比例信號(hào)進(jìn)行采樣，獲取第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值，寄存前一開(kāi)關(guān)周期的該值為前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，將當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的該值作為當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)。
[0170]步驟730、在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
[0171]本實(shí)施例的方法既可以適用于隔離式直流-直流變換器，也可以適用于非隔離式直流-直流變換器。
[0172]本實(shí)施例根據(jù)與儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的信號(hào)來(lái)檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，可以減少具有可控硅調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)電源電路的元器件數(shù)量，提高電路集成度。
[0173]同時(shí)，本實(shí)施例的開(kāi)關(guān)電源控制電路可以形成在同一集成電路中。由于前沿檢測(cè)和電流過(guò)零檢測(cè)的引腳共用過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端，因此，可以減少集成電路的引腳，降低集成電路封裝成本。
[0174]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開(kāi)關(guān)電源控制電路，用于控制包括可控硅調(diào)節(jié)器和直流-直流變換器的開(kāi)關(guān)電源，所述開(kāi)關(guān)電源控制電路包括過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端、比例信號(hào)獲取電路、過(guò)零檢測(cè)電路和前沿檢測(cè)電路； 所述比例信號(hào)獲取電路和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端連接，用于輸出第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)，所述第一比例信號(hào)與直流-直流變換器的儲(chǔ)能電感兩端電壓成第一比例，所述第二比例信號(hào)與所述儲(chǔ)能電感電壓兩端電壓成第二比例； 所述前沿檢測(cè)電路根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和所述第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，并在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)；其中，所述前沿檢測(cè)信號(hào)指 示可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值； 所述過(guò)零檢測(cè)電路根據(jù)所述第二比例信號(hào)進(jìn)行電流過(guò)零檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述前沿檢測(cè)電路包括電壓寄存電路和閾值比較電路: 所述電壓寄存電路根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和第一比例信號(hào)獲取并寄存前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)； 所述閾值比較電路在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述電壓寄存電路包括信號(hào)輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第一電容和第二電容； 所述第一開(kāi)關(guān)連接在信號(hào)輸入端和第一輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；所述第二開(kāi)關(guān)連接在第一輸出端和第二輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的反相信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷； 所述第一電容連接在第一輸出端和接地端之間； 所述第二電容連接在第二輸出端和接地端之間； 所述第一輸出端輸出當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)； 所述第二輸出端輸出前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述閾值比較電路包括電壓源和比較器； 所述比較器的第一輸入端輸入所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)； 所述電壓源連接在前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的輸入端和所述比較器的第二輸入端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述比例信號(hào)獲取電路包括受控電流源、電流鏡和轉(zhuǎn)換電阻； 所述電流鏡具有基準(zhǔn)電流端、第一鏡像端和第二鏡像端； 所述受控電流源連接在所述基準(zhǔn)電流端和接地端之間，生成與所述儲(chǔ)能電感兩端電壓成比例的電流信號(hào)； 所述轉(zhuǎn)換電阻連接在所述第一鏡像端與接地端之間； 所述第一鏡像端輸出所述第一比例信號(hào)；所述第二鏡像端輸出所述第二比例信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，受控電流源包括運(yùn)算放大器、第一晶體管； 所述運(yùn)算放大器的第一輸入端和接地端連接、第二輸入端和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端連接、輸出端和所述第一晶體管的柵極連接； 所述第一晶體管連接在所述電流鏡的基準(zhǔn)電流端和所述過(guò)零檢測(cè)信號(hào)輸入端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述直流-直流變換器為隔離式直流-直流變換器或非隔 離式直流-直流變換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述比例信號(hào)獲取電路根據(jù)與儲(chǔ)能電感耦合的輔助繞組的兩端電壓生成所述第一比例信號(hào)和第二比例信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電源控制電路還包括導(dǎo)通相角獲取電路，用于根據(jù)所述前沿檢測(cè)信號(hào)和電源良好信號(hào)(POK)生成導(dǎo)通相角指示信號(hào)。
10.一種開(kāi)關(guān)電源，包括可控硅調(diào)節(jié)器、整流橋、直流-直流變換器和如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)電源控制電路。
11.一種前沿檢測(cè)電路，用于檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，所述前沿檢測(cè)電路包括: 電壓寄存電路，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值，所述第一比例信號(hào)與直流-直流轉(zhuǎn)換器儲(chǔ)能電感電壓成第一比例； 閾值比較電路，在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的前沿檢測(cè)電路，其特征在于，所述電壓寄存電路包括信號(hào)輸入端、第一輸出端、第二輸出端、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第一電容和第二電容； 所述第一開(kāi)關(guān)連接在信號(hào)輸入端和第一輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷；所述第二開(kāi)關(guān)連接在第一輸出端和第二輸出端之間，根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的反相信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷； 所述第一電容連接在第一輸出端和接地端之間； 所述第二電容連接在第二輸出端和接地端之間； 所述第一輸出端輸出當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)； 所述第二輸出端輸出前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的前沿檢測(cè)電路，其特征在于，所述閾值比較電路包括電壓源和比較器； 所述比較器的第一輸入端輸入所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)； 所述電壓源連接在前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的輸入端和所述比較器的第二輸入端之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的前沿檢測(cè)電路，其特征在于，所述前沿檢測(cè)電路還包括第一比例信號(hào)獲取電路，用于獲取所述第一比例信號(hào)。
15.一種前沿檢測(cè)方法，用于檢測(cè)可控硅調(diào)節(jié)器導(dǎo)通相角的前沿，所述方法包括: 獲取第一比例信號(hào)，所述第一比例信號(hào)與直流-直流轉(zhuǎn)換器儲(chǔ)能電感兩端電壓成第一比例； 根據(jù)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)和所述第一比例信號(hào)獲取前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)和當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)，所述母線電壓采樣信號(hào)表征所述第一比例信號(hào)在開(kāi)關(guān)控制信號(hào)為導(dǎo)通狀態(tài)期間的值； 在所述當(dāng)前開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)與前一開(kāi)關(guān)周期的母線電壓采樣信號(hào)的差值超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，輸出前沿檢測(cè)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M3/10GK103904897SQ201410156586
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】金津 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司