[go: up one dir, main page]

CN116805843A - 反激式电源转换器及其二次侧控制方法 - Google Patents

反激式电源转换器及其二次侧控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116805843A
CN116805843A CN202211344759.2A CN202211344759A CN116805843A CN 116805843 A CN116805843 A CN 116805843A CN 202211344759 A CN202211344759 A CN 202211344759A CN 116805843 A CN116805843 A CN 116805843A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
control signal
power converter
secondary side
flyback power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211344759.2A
Other languages
English (en)
Inventor
林崇伟
李弘庆
林梓诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leadtrend Technology Corp
Original Assignee
Leadtrend Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leadtrend Technology Corp filed Critical Leadtrend Technology Corp
Publication of CN116805843A publication Critical patent/CN116805843A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开了一种反激式电源转换器及其二次侧控制方法。所述二次侧控制方法包含所述反激式电源转换器所包含的一次侧控制器进入一启动模式后，所述一次侧控制器在一第一电压的一第一预定波谷产生一第一栅极控制信号以开启一功率开关；及所述反激式电源转换器所包含的二次侧控制器在一第二电压上检测到对应所述第一栅极控制信号的一第一耦合电压后，在所述第二电压的一第二预定波谷产生一触发脉冲给一同步开关以使所述一次侧控制器从所述启动模式进入一二次侧控制模式。因此，相较于现有技术，本发明不仅可大幅地降低所述反激式电源转换器的成本，也可加速所述反激式电源转换器对应所述反激式电源转换器的二次侧的负载动态变化的响应。

Description

反激式电源转换器及其二次侧控制方法
技术领域
本发明涉及一种反激式电源转换器(flyback power converter)及其二次侧控制方法，尤其涉及一种可大幅地降低所述反激式电源转换器的成本，也可加速所述反激式电源转换器对应所述反激式电源转换器的二次侧的负载动态变化的响应的反激式电源转换器及其二次侧控制方法。
背景技术
在现有技术中，反激式电源转换器的二次侧控制方法通常利用一光耦合器(photocoupler)和回授回圈补偿元件(feedback loop compensation device)或是利用设置于所述反激式电源转换器的一次侧的额外辅助绕组将设置于所述反激式电源转换器的二次侧的二次侧控制器的控制信号传递至设置于所述反激式电源转换器的一次侧的一次侧控制器。然而当所述二次侧控制方法是利用所述光耦合器和所述回授回圈补偿元件时，所述光耦合器和所述回授回圈补偿元件会增加所述反激式电源转换器的成本，且所述回授回圈补偿元件会限制所述反激式电源转换器的回授回圈的频宽，导致所述反激式电源转换器的动态响应时间增加。当所述二次侧控制方法是利用所述额外辅助绕组时，所述额外辅助绕组也会增加所述反激式电源转换器的成本。
因此，如何改进上述现有技术的缺点已成为所述二次侧控制方法的设计者的一项重要课题。
发明内容
本发明的一实施例公开一种反激式电源转换器(flyback power converter)的二次侧控制方法，其中所述反激式电源转换器包含一一次侧控制器(primary-sidecontroller)和一二次侧控制器(secondary-side controller)。所述二次侧控制方法包含所述一次侧控制器进入一启动(start-up)模式后，所述一次侧控制器在一第一电压的一第一预定波谷产生一第一栅极控制信号以开启一功率开关；及所述二次侧控制器在一第二电压上检测到对应所述第一栅极控制信号的一第一耦合电压后，在所述第二电压的一第二预定波谷产生一触发脉冲(trigger pulse)给一同步开关以使所述一次侧控制器从所述启动模式进入一二次侧控制模式。
本发明的另一实施例公开一种具有二次侧控制的反激式电源转换器。所述反激式电源转换器包含一一次侧控制器和一二次侧控制器。所述一次侧控制器包含一第一栅极控制信号产生电路、一触发脉冲检测电路和一启动电路。所述二次侧控制器包含一电压检测信号产生电路、一波谷检测电路和一第二栅极控制信号产生电路。所述第一栅极控制信号产生电路用以产生一第一栅极控制信号；所述触发脉冲检测电路用以接收一第一电压；所述启动电路耦接于所述触发脉冲检测电路和所述第一栅极控制信号产生电路，用以于所述一次侧控制器进入一启动(start-up)模式后，在一第一电压的一第一预定波谷，产生一第一控制信号给所述第一栅极控制信号产生电路，及所述第一栅极控制信号产生电路根据所述第一控制信号产生所述第一栅极控制信号以开启一功率开关。所述电压检测信号产生电路耦接于所述反激式电源转换器的二次侧的输出端；所述波谷检测电路用以接收一第二电压；及所述第二栅极控制信号产生电路耦接于所述电压检测信号产生电路和所述波谷检测电路，用以于所述波谷检测电路在所述第二电压上检测到对应所述第一栅极控制信号的一第一耦合电压后，在所述第二电压的一第二预定波谷产生一触发脉冲(trigger pulse)给一同步开关以使所述一次侧控制器从所述启动模式进入一二次侧控制模式。
本发明公开一种反激式电源转换器及其二次侧控制方法。所述反激式电源转换器及所述二次侧控制方法是利用一次侧绕组、二次侧绕组和辅助绕组执行一次侧控制器和二次侧控制器之间的沟通以使所述一次侧控制器进入二次侧控制模式以及使所述二次侧控制器启动设定完成。因此，因为本发明并不需要应用在现有技术中的一光耦合器(photocoupler)和回授回圈补偿元件(feedback loop compensation device)或不需要设置于所述反激式电源转换器的一次侧的额外辅助绕组，所以相较于现有技术，本发明不仅可大幅地降低所述反激式电源转换器的成本，也可加速所述反激式电源转换器对应所述反激式电源转换器的二次侧的负载动态变化的响应。
附图说明
图1是本发明的第一实施例所公开的一种具有二次侧控制的反激式电源转换器的示意图。
图2是说明对应反激式电源转换器的二次侧控制方法的输出电压、第一栅极控制信号和辅助绕组上的辅助电压的波形示意图。
图3为阶段(1)、(2)的放大示意图。
图4为阶段(2)、(3)、(4)的放大示意图。
图5是说明辅助电压、所述第二耦合电压、触发脉冲、第一栅极控制信号和第二栅极控制信号的关系示意图。
图6是说明漏极电压、第一栅极控制信号和第二栅极控制信号的关系示意图。
图7是本发明的第二实施例所公开的一种具有二次侧控制的反激式电源转换器的示意图。
图8和图9是本发明的第三实施例所公开的一种反激式电源转换器的二次侧控制方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100、700 反激式电源转换器
102 一次侧绕组
104 二次侧绕组
106 辅助绕组
108 功率开关
110 一次侧控制器
112、702 二次侧控制器
114 同步开关
116 检测电阻
1102 启动电路
1104 触发脉冲检测电路
1106 第一栅极控制信号产生电路
1122 波谷检测电路
1124 第二栅极控制信号产生电路
1126 电压检测信号产生电路
7022 电流检测信号产生电路
AUXFB 辅助电压
A、A’、B、C、D 圆圈
CV 第二耦合电压
FCS 第一控制信号
FDS 第一检测信号
HVIN 直流电压
IOUT 输出电流
IPRI 一次侧电流
PWMS 脉冲宽度调制信号
PRI 一次侧
PRIGATE 第一栅极控制信号
SEC 二次侧
SECGATE 第二栅极控制信号
SCS 第二控制信号
SDS 第二检测信号
TP 触发脉冲
T1、T2、T3、T4 时间
VOUT 输出电压
VCS 检测电压
VDS 漏极电压
VFBSH 采样值
800～810、900～908 步骤
具体实施方式
请参照图1，图1是本发明的第一实施例所公开的一种具有二次侧控制的反激式电源转换器(flyback power converter)100的示意图，其中如图1所示，反激式电源转换器100至少包含一一次侧绕组102、一二次侧绕组104、一辅助绕组106、一功率开关108、一一次侧控制器(primary-side controller)110、一二次侧控制器(secondary-sidecontroller)112、一同步开关114和一检测电阻116，一次侧控制器110包含一启动电路1102、一触发脉冲检测电路1104和一第一栅极控制信号产生电路1106，二次侧控制器112包含一波谷检测电路1122、一第二栅极控制信号产生电路1124和一电压检测信号产生电路1126，以及反激式电源转换器100的上述元件之间的耦接关系可参照图1，在此不再赘述。另外，如图1所示，功率开关108设置于反激式电源转换器100的一次侧PRI，且同步开关114设置于反激式电源转换器100的二次侧SEC。另外，为了简化图1，反激式电源转换器100仅显示出与本发明相关的元件。
请参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，图2是说明对应反激式电源转换器100的二次侧控制方法的输出电压VOUT、一第一栅极控制信号PRIGATE和辅助绕组106上的辅助电压AUXFB(也就是一第一电压)的波形示意图。如图2所示，所述二次侧控制方法(从反激式电源转换器100关机到二次侧控制器112控制反激式电源转换器100运作)可分为四个阶段(1)～(4)。如图2所示，在阶段(1)中，在一时间T1前，一交流电压(未绘示于图1)开始输入至反激式电源转换器100的一次侧PRI，接着反激式电源转换器100的桥式整流器(未绘示于图1)将所述交流电压整流以产生一直流电压HVIN，其中直流电压HVIN可使启动电路1102启动。在时间T1后，启动电路1102已启动，所以启动电路1102可根据直流电压HVIN，产生一脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号PWMS给第一栅极控制信号产生电路1106，及第一栅极控制信号产生电路1106可根据脉冲宽度调制信号PWMS产生第一栅极控制信号PRIGATE至功率开关108以使一次侧控制器110进入一启动(start-up)模式。此时，辅助电压AUXFB开始建立，且输出电压VOUT逐渐增加。另外，脉冲宽度调制信号PWMS具有一预定频率(例如20KHz)，且功率开关108可根据第一栅极控制信号PRIGATE开启，其中当功率开关108开启期间，第一栅极控制信号产生电路1106另用以根据一检测电压VCS和一第一参考电压(例如0.5V)关闭(disable)第一栅极控制信号PRIGATE以使功率开关108关闭，也就是说当检测电压VCS大于所述第一参考电压时，第一栅极控制信号产生电路1106关闭第一栅极控制信号PRIGATE。另外，检测电压VCS是由检测电阻116和流经反激式电源转换器100的一次侧PRI的一次侧电流IPRI决定。
如图2和图3所示，在阶段(2)中，在一时间T2和一时间T3之间(一次侧控制器110已进入所述启动模式)，因为触发脉冲检测电路1104耦接于辅助绕组106，所以触发脉冲检测电路1104可根据辅助电压AUXFB使启动电路1102在辅助电压AUXFB的一第一预定波谷(如图3所示，其中图3为阶段(1)、(2)的放大示意图)，产生一第一控制信号FCS给第一栅极控制信号产生电路1106，及第一栅极控制信号产生电路1106可根据第一控制信号FCS产生第一栅极控制信号PRIGATE以开启功率开关108，也就是说第一栅极控制信号PRIGATE将会在辅助电压AUXFB的第一预定波谷处启用(如图3的圆圈A、A’所示)。在本发明的一实施例中，所述第一预定波谷为辅助电压AUXFB的第四波谷，但本发明并不受限于所述第一预定波谷为辅助电压AUXFB的第四波谷，也就是说所述第一预定波谷可为辅助电压AUXFB的其他波谷。另外，值得注意的是在阶段(1)、(2)中，反激式电源转换器100仍是由一次侧控制器110控制。
如图2和图4(其中图4为阶段(2)、(3)、(4)的放大示意图)所示，在阶段(3)中，在时间T3和一时间T4之间，因为第一栅极控制信号PRIGATE会在辅助电压AUXFB的第一预定波谷处启用，所以第一栅极控制信号PRIGATE可通过一次侧绕组102和二次侧绕组104耦合到反激式电源转换器100的二次侧SEC，也就是说第一栅极控制信号PRIGATE可通过一次侧绕组102和二次侧绕组104在同步开关114的一漏极电压(一第二电压)VDS上产生一第一耦合电压，且所述第一耦合电压是对应第一栅极控制信号PRIGATE。因此，在本发明的一实施例中，如果二次侧控制器112的波谷检测电路1122在漏极电压VDS上连续N个周期(例如6个周期)检测到对应第一栅极控制信号PRIGATE的所述第一耦合电压后，波谷检测电路1122可使二次侧控制器112的第二栅极控制信号产生电路1124在漏极电压VDS上的一第二预定波谷处产生一触发脉冲(trigger pulse)TP给同步开关114，导致漏极电压VDS产生一变化，其中所述变化可通过辅助绕组106和二次侧绕组104在辅助电压AUXFB上产生一第二耦合电压CV(如图5的圆圈C所示)，也就是说第二耦合电压CV是对应触发脉冲TP。另外，在本发明的另一实施例中，只要二次侧控制器112的波谷检测电路1122在漏极电压VDS上一检测到对应第一栅极控制信号PRIGATE的所述第一耦合电压，波谷检测电路1122就可使二次侧控制器112的第二栅极控制信号产生电路1124在漏极电压VDS上的所述第二预定波谷处产生触发脉冲TP给同步开关114。因为辅助绕组106的极性和二次侧绕组104的极性不同且第二耦合电压CV是对应触发脉冲TP，所以第二耦合电压CV会出现在辅助电压AUXFB上的一第二预定波峰(如图4的圆圈B所示和图5的圆圈C所示)。另外，如图5的圆圈C所示，当触发脉冲检测电路1104检测到所述第二预定波峰大于对应辅助电压AUXFB的一采样值VFBSH的预定百分比(例如90％)时，触发脉冲检测电路1104判定检测到第二耦合电压CV出现在辅助电压AUXFB上的第二预定波峰。另外，如图5所示，本领域技术人员应当知晓用以开启同步开关114的第二栅极控制信号SECGATE(由第二栅极控制信号产生电路1124产生)的原理，在此不再赘述。另外，在本发明的一实施例中，N为6，且所述N个周期和所述第一栅极控制信号有关。然而本发明并不受限于N为6，也就是说N可为其他正整数。另外，在本发明的一实施例中，所述第二预定波谷为漏极电压VDS的第二波谷，但本发明并不受限于所述第二预定波谷为漏极电压VDS的第二波谷，也就是说所述第二预定波谷可为漏极电压VDS的其他波谷。
因此，当触发脉冲检测电路1104在辅助电压AUXFB上的所述第二预定波峰检测到对应触发脉冲TP的第二耦合电压CV时，触发脉冲检测电路1104在第二耦合电压CV后产生一第二控制信号SCS给第一栅极控制信号产生电路1106，其中在本发明的一实施例中，触发脉冲检测电路1104可在辅助电压AUXFB上对应第二耦合电压CV后的下一波谷产生第二控制信号SCS。但在本发明的另一实施例中，触发脉冲检测电路1104是在辅助电压AUXFB上对应第二耦合电压CV后的下L个波谷产生第二控制信号SCS，其中L为大于1的整数。在第一栅极控制信号产生电路1106收到第二控制信号SCS后，第一栅极控制信号产生电路1106可根据第二控制信号SCS产生第一栅极控制信号PRIGATE以使一次侧控制器110从所述启动模式(反激式电源转换器100由一次侧控制器110控制)进入一二次侧控制模式。
另外，如图2、图4和图6所示，在阶段(4)中，当波谷检测电路1122在漏极电压(所述第二电压)VDS上连续检测到对应在第二耦合电压CV后产生的第一栅极控制信号TRIGATE的所述第一耦合电压一预定次数(例如4次)后，二次侧控制器112启动设定完成。在一次侧控制器110进入所述二次侧控制模式以及二次侧控制器112启动设定完成之后，当反激式电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT小于一预定电压(例如所述预定电压为输出电压VOUT的95％)时，电压检测信号产生电路1126产生一第一检测信号FDS至第二栅极控制信号产生电路1124，此时如果漏极电压VDS上的一波谷(例如图6的圆圈D所示的漏极电压VDS上的第二波谷)小于输出电压VOUT，则第二栅极控制信号产生电路1124可根据第一检测信号FDS产生触发脉冲TP给同步开关114，导致漏极电压VDS产生所述变化，其中所述变化可通过辅助绕组106和二次侧绕组104耦合至反激式电源转换器100的一次侧PRI使得辅助电压AUXFB上产生一耦合电压(可参照图5的圆圈C)，然后触发脉冲检测电路1104可根据所述耦合电压使第一栅极控制信号产生电路1106产生第一栅极控制信号PRIGATE给功率开关108，导致功率开关108开启。另外，在二次侧控制器112启动设定完成后，第一栅极控制信号产生电路1106另用以根据检测电压VCS和一第二参考电压(例如0.8V)关闭(disable)第一栅极控制信号PRIGATE以使功率开关108关闭，也就是说当检测电压VCS大于所述第二参考电压时，第一栅极控制信号产生电路1106关闭第一栅极控制信号PRIGATE。
另外，请参照图7，图7是本发明的第二实施例所公开的一种具有二次侧控制的反激式电源转换器700的示意图，其中如图1所示，反激式电源转换器700和反激式电源转换器100的差别在于反激式电源转换器700的二次侧控制器702另包含一电流检测信号产生电路7022。如图7所示，当反激式电源转换器700的输出电流IOUT大于一预定电流时，电流检测信号产生电路7022产生一第二检测信号SDS至第二栅极控制信号产生电路1124。因此，在一次侧控制器110进入所述二次侧控制模式以及二次侧控制器702启动设定完成之后，如果漏极电压VDS上的一波谷(例如图6的圆圈D所示的漏极电压VDS上的第二波谷)小于输出电压VOUT，则第二栅极控制信号产生电路1124可根据第一检测信号FDS(或根据第二检测信号SDS，或根据第一检测信号FDS和第二检测信号SDS)产生触发脉冲TP给同步开关114，导致漏极电压VDS产生所述变化。另外，反激式电源转换器700的其余操作原理和反激式电源转换器100相同，在此不再赘述。
另外，在本发明的一实施例中，触发脉冲TP的宽度可和输出电压VOUT成反向变化，例如当输出电压VOUT为10V时，触发脉冲TP的宽度为3us，以及当输出电压VOUT为30V时，触发脉冲TP的宽度为700ns。另外，在本发明的一实施例中，触发脉冲TP的宽度也可和输入至反激式电源转换器100的一次侧PRI的所述交流电压成反向变化。例如当所述交流电压为90V时，触发脉冲TP的宽度为3us，以及当所述交流电压为264V时，触发脉冲TP的宽度为700ns。
请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图8和图9，图8和图9是本发明的第三实施例所公开的一种反激式电源转换器(flyback power converter)的二次侧控制方法的流程图。图8和图9的二次侧控制方法是利用图1的反激式电源转换器100、一次侧控制器110和二次侧控制器112说明，其中图8是有关于一次侧控制器110从所述启动模式进入所述二次侧控制模式，以及图9是有关于二次侧控制器112从启动到启动设定完成。
图8包含如下步骤：
步骤800：开始；
步骤802：反激式电源转换器100的一次侧PRI接收直流电压HVIN；
步骤804：一次侧控制器110根据直流电压HVIN，产生脉冲宽度调制(pulse widthmodulation,PWM)信号PWMS至功率开关108以使一次侧控制器110进入所述启动(start-up)模式；
步骤806：一次侧控制器110进入所述启动模式后，一次侧控制器110在一第一电压的一第一预定波谷产生第一栅极控制信号TRIGATE以开启功率开关108；
步骤808：一次侧控制器110是否在所述第一电压上检测到对应触发脉冲TP的第二耦合电压CV；如果是，进行步骤810；如果否，跳回步骤808；
步骤810：一次侧控制器110进入所述二次侧控制模式。
图9包含如下步骤：
步骤900：开始；
步骤902：二次侧控制器112是否在一第二电压上连续N个周期检测到对应第一栅极控制信号TRIGATE的一第一耦合电压；如果是，进行步骤904；如果否，跳回步骤902；
步骤904：二次侧控制器112在所述第二电压的一第二预定波谷产生触发脉冲TP给同步开关114；
步骤906：二次侧控制器112是否在所述第二电压上连续检测到对应在所述第二耦合电压后产生的第一栅极控制信号TRIGATE的所述第一耦合电压一预定次数；如果是，进行步骤908；如果否，跳回步骤906；
步骤908：二次侧控制器112启动设定完成。
如图2所示，所述二次侧控制方法(从反激式电源转换器100关机到二次侧控制器112控制反激式电源转换器100运作)可分为四个阶段(1)～(4)。在步骤802中，如图2所示，在阶段(1)中，在时间T1前，所述交流电压开始输入至反激式电源转换器100的一次侧PRI，接着反激式电源转换器100的桥式整流器将所述交流电压整流以产生直流电压HVIN，其中直流电压HVIN可使启动电路1102启动。
在步骤804中，在时间T1后，一次侧控制器110的启动电路1102已启动，所以启动电路1102可根据直流电压HVIN，产生脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号PWMS给第一栅极控制信号产生电路1106，及第一栅极控制信号产生电路1106可根据脉冲宽度调制信号PWMS产生第一栅极控制信号PRIGATE至功率开关108以使一次侧控制器110进入所述启动(start-up)模式。此时，辅助电压AUXFB开始建立，且输出电压VOUT逐渐增加。
在步骤806中，如图2和图3所示，在阶段(2)中，在时间T2和时间T3之间，因为触发脉冲检测电路1104耦接于辅助绕组106，所以触发脉冲检测电路1104可根据辅助电压AUXFB使启动电路1102在辅助电压AUXFB的所述第一预定波谷(如图3所示，其中图3为阶段(1)、(2)的放大示意图)，产生一第一控制信号FCS给第一栅极控制信号产生电路1106，及第一栅极控制信号产生电路1106可根据第一控制信号FCS产生第一栅极控制信号PRIGATE以开启功率开关108，也就是说第一栅极控制信号PRIGATE将会在辅助电压AUXFB的第一预定波谷处启用(如图3的圆圈A、A’所示)。在本发明的一实施例中，所述第一预定波谷为辅助电压AUXFB的第四波谷，但本发明并不受限于所述第一预定波谷为辅助电压AUXFB的第四波谷，也就是说所述第一预定波谷可为辅助电压AUXFB的其他波谷。另外，值得注意的是在阶段(1)、(2)中，反激式电源转换器100仍是由一次侧控制器110控制。
在步骤902中，如图2和图4(其中图4为阶段(2)、(3)、(4)的放大示意图)所示，在阶段(3)中，在时间T3和时间T4之间，因为第一栅极控制信号PRIGATE会在辅助电压AUXFB的第一预定波谷处启用，所以第一栅极控制信号PRIGATE可通过一次侧绕组102和二次侧绕组104耦合到反激式电源转换器100的二次侧SEC，也就是说第一栅极控制信号PRIGATE可通过一次侧绕组102和二次侧绕组104在同步开关114的漏极电压(所述第二电压)VDS上产生所述第一耦合电压，且所述第一耦合电压是对应第一栅极控制信号PRIGATE。
在步骤904中，如果二次侧控制器112的波谷检测电路1122在漏极电压VDS上连续N个周期(例如6个周期)检测到对应第一栅极控制信号PRIGATE的所述第一耦合电压后，波谷检测电路1122可使二次侧控制器112的第二栅极控制信号产生电路1124在漏极电压VDS上的所述第二预定波谷处产生触发脉冲(trigger pulse)TP给同步开关114，导致漏极电压VDS产生一变化，其中所述变化可通过辅助绕组106和二次侧绕组104在辅助电压AUXFB上产生第二耦合电压CV(如图5的圆圈C所示)，也就是说第二耦合电压CV是对应触发脉冲TP。因为辅助绕组106的极性和二次侧绕组104的极性不同且第二耦合电压CV是对应触发脉冲TP，所以第二耦合电压CV会出现在辅助电压AUXFB上的所述第二预定波峰(如图4的圆圈B所示和图5的圆圈C所示)。
在步骤808中，如图5的圆圈C所示，当一次侧控制器110的触发脉冲检测电路1104检测到所述第二预定波峰大于对应辅助电压AUXFB的采样值VFBSH的预定百分比(例如90％)时，触发脉冲检测电路1104判定检测到第二耦合电压CV出现在辅助电压AUXFB上的第二预定波峰。另外，在本发明的一实施例中，N为6，且所述N个周期和所述第一栅极控制信号有关。然而本发明并不受限于N为6，也就是说N可为其他正整数。另外，在本发明的一实施例中，所述第二预定波谷为漏极电压VDS的第二波谷，但本发明并不受限于所述第二预定波谷为漏极电压VDS的第二波谷，也就是说所述第二预定波谷可为漏极电压VDS的其他波谷。另外，当一次侧控制器110进入所述启动模式后，如果触发脉冲检测电路1104在所述第一电压上连续M个周期未检测到对应触发脉冲TP的所述第二耦合电压时，一次侧控制器110从所述启动模式进入一保护模式。
因此，在步骤810中，当触发脉冲检测电路1104在辅助电压AUXFB上的所述第二预定波峰检测到对应触发脉冲TP的第二耦合电压CV时，触发脉冲检测电路1104在第二耦合电压CV后产生第二控制信号SCS给第一栅极控制信号产生电路1106在第一栅极控制信号产生电路1106收到第二控制信号SCS后，第一栅极控制信号产生电路1106可根据第二控制信号SCS产生第一栅极控制信号PRIGATE以使一次侧控制器110从所述启动模式(反激式电源转换器100由一次侧控制器110控制)进入一二次侧控制模式。
在步骤906中，如图2、图4和图6所示，在阶段(4)中，当波谷检测电路1122在漏极电压(所述第二电压)VDS上连续检测到对应在第二耦合电压CV后产生的第一栅极控制信号TRIGATE的所述第一耦合电压一预定次数(例如4次)后，二次侧控制器112启动设定完成。在一次侧控制器110进入所述二次侧控制模式以及二次侧控制器112启动设定完成之后，当反激式电源转换器100的二次侧SEC的输出电压VOUT小于一预定电压(例如所述预定电压为输出电压VOUT的95％)时，电压检测信号产生电路1126产生一第一检测信号FDS至第二栅极控制信号产生电路1124，此时如果漏极电压VDS上的一波谷(例如图6的圆圈D所示的漏极电压VDS上的第二波谷)小于输出电压VOUT，则第二栅极控制信号产生电路1124可根据第一检测信号FDS产生触发脉冲TP给同步开关114，导致漏极电压VDS产生所述变化，其中所述变化可通过辅助绕组106和二次侧绕组104耦合至反激式电源转换器100的一次侧PRI使得辅助电压AUXFB上产生一耦合电压(可参照图5的圆圈C)，然后触发脉冲检测电路1104可根据所述耦合电压使第一栅极控制信号产生电路1106产生第一栅极控制信号PRIGATE给功率开关108，导致功率开关108开启。
综上所述，本发明所公开的反激式电源转换器及其二次侧控制方法。所述反激式电源转换器及所述二次侧控制方法是利用所述一次侧绕组、所述二次侧绕组和所述辅助绕组执行所述一次侧控制器和所述二次侧控制器之间的沟通以使所述一次侧控制器进入所述二次侧控制模式以及使所述二次侧控制器启动设定完成。因此，因为本发明并不需要应用在现有技术中的一光耦合器(photo coupler)和回授回圈补偿元件(feedback loopcompensation device)或不需要设置于所述反激式电源转换器的一次侧的额外辅助绕组，所以相较于现有技术，本发明不仅可大幅地降低所述反激式电源转换器的成本，也可加速所述反激式电源转换器对应所述反激式电源转换器的二次侧的负载动态变化的响应。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种反激式电源转换器的二次侧控制方法，其中所述反激式电源转换器包含一一次侧控制器和一二次侧控制器，其特征在于包含：
所述一次侧控制器进入一启动模式后，所述一次侧控制器在一第一电压的一第一预定波谷产生一第一栅极控制信号以开启一功率开关；及
所述二次侧控制器在一第二电压上检测到对应所述第一栅极控制信号的一第一耦合电压后，在所述第二电压的一第二预定波谷产生一触发脉冲给一同步开关以使所述一次侧控制器从所述启动模式进入一二次侧控制模式。
2.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述二次侧控制器是在所述第二电压上连续N个周期检测到对应所述第一栅极控制信号的所述第一耦合电压后，在所述第二电压的所述第二预定波谷产生所述触发脉冲给所述同步开关，其中N为一正整数，且所述N个周期和所述第一栅极控制信号有关。
3.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述一次侧控制器在所述第一电压上检测到对应所述触发脉冲的一第二耦合电压时，所述一次侧控制器在所述第二耦合电压后产生所述第一栅极控制信号，且所述一次侧控制器从所述启动模式进入所述二次侧控制模式。
4.如权利要求2所述的二次侧控制方法，其特征在于所述一次侧控制器从所述启动模式进入所述二次侧控制模式后，且当所述二次侧控制器在所述第二电压上连续检测到对应在所述第二耦合电压后产生的所述第一栅极控制信号的所述第一耦合电压一预定次数后，所述二次侧控制器根据所述反激式电源转换器的二次侧的一输出电压及一输出电流的至少其中之一者和所述第二电压产生所述触发脉冲给所述同步开关以使所述一次侧控制器在所述第二耦合电压后产生所述第一栅极控制信号，其中所述第二电压为所述同步开关的一漏极电压。
5.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述功率开关设置于所述反激式电源转换器的一次侧，且所述同步开关设置于所述反激式电源转换器的二次侧。
6.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述第一电压为设置于所述反激式电源转换器的一次侧的一辅助绕组上的辅助电压。
7.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于另包含：
根据所述反激式电源转换器的一次侧的一直流电压，产生一脉冲宽度调制信号至所述功率开关以使所述一次侧控制器进入所述启动模式，其中所述脉冲宽度调制信号具有一预定频率，且所述直流电压是通过输入至所述反激式电源转换器的一次侧的一交流电压整流所产生。
8.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述一次侧控制器进入所述启动模式后，如果所述一次侧控制器在所述第一电压上连续M个周期未检测到对应所述触发脉冲的一第二耦合电压时，所述一次侧控制器从所述启动模式进入一保护模式，其中M为一正整数，且所述M个周期和所述第一栅极控制信号有关。
9.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述触发脉冲的宽度和所述反激式电源转换器的二次侧的一输出电压成反向变化。
10.如权利要求1所述的二次侧控制方法，其特征在于所述触发脉冲的宽度和输入至所述反激式电源转换器的一次侧的一交流电压成反向变化。
11.一种具有二次侧控制的反激式电源转换器，其特征在于包含：
一一次侧控制器，包含：
一第一栅极控制信号产生电路，用以产生一第一栅极控制信号；
一触发脉冲检测电路，用以接收一第一电压；及
一启动电路，耦接于所述触发脉冲检测电路和所述第一栅极控制信号产生电路，用以于所述一次侧控制器进入一启动模式后，在一第一电压的一第一预定波谷，产生一第一控制信号给所述第一栅极控制信号产生电路，及所述第一栅极控制信号产生电路根据所述第一控制信号产生所述第一栅极控制信号以开启一功率开关；及
一二次侧控制器，包含：
一电压检测信号产生电路，耦接于所述反激式电源转换器的二次侧的输出端；
一波谷检测电路，用以接收一第二电压；及
一第二栅极控制信号产生电路，耦接于所述电压检测信号产生电路和所述波谷检测电路，用以于所述波谷检测电路在所述第二电压上检测到对应所述第一栅极控制信号的一第一耦合电压后，在所述第二电压的一第二预定波谷产生一触发脉冲给一同步开关以使所述一次侧控制器从所述启动模式进入一二次侧控制模式。
12.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述波谷检测电路是在所述第二电压上连续N个周期检测到对应所述第一栅极控制信号的所述第一耦合电压后，在所述第二电压的所述第二预定波谷产生所述触发脉冲给所述同步开关，其中N为一正整数，且所述N个周期和所述第一栅极控制信号有关。
13.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述触发脉冲检测电路耦接于所述反激式电源转换器的一次侧的一辅助绕组，且所述第一电压为所述辅助绕组上的辅助电压。
14.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述触发脉冲检测电路另用以在所述第一电压上检测到对应所述触发脉冲的一第二耦合电压时，在所述第二耦合电压后产生一第二控制信号给所述第一栅极控制信号产生电路，所述第一栅极控制信号产生电路根据所述第二控制信号产生所述第一栅极控制信号，以及所述一次侧控制器从所述启动模式进入所述二次侧控制模式。
15.如权利要求14所述的反激式电源转换器，其特征在于所述一次侧控制器从所述启动模式进入所述二次侧控制模式后，所述电压检测信号产生电路用于当所述反激式电源转换器的输出电压小于一预定电压时，产生一第一检测信号至所述第二栅极控制信号产生电路。
16.如权利要求15所述的反激式电源转换器，其特征在于当所述波谷检测电路在所述第二电压上连续检测到对应在所述第二耦合电压后产生的所述第一栅极控制信号的所述第一耦合电压一预定次数后，所述第二栅极控制信号产生电路根据所述第一检测信号和所述第二电压产生所述触发脉冲给所述同步开关以使所述一次侧控制器的所述第一栅极控制信号产生电路在所述第二耦合电压后产生所述第一栅极控制信号。
17.如权利要求15所述的反激式电源转换器，其特征在于另包含：
一电流检测信号产生电路，耦接于所述第二栅极控制信号产生电路，其中所述一次侧控制器从所述启动模式进入所述二次侧控制模式后，当所述电源转换器的输出电流大于一预定电流时，所述电流检测信号产生电路产生一第二检测信号至所述第二栅极控制信号产生电路。
18.如权利要求17所述的反激式电源转换器，其特征在于当所述波谷检测电路在所述第二电压上连续检测到对应在所述第二耦合电压后产生的所述第一栅极控制信号的所述第一耦合电压一预定次数时，所述第二栅极控制信号产生电路根据所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第二
电压产生所述触发脉冲给所述同步开关以使所述一次侧控制器的所述第一栅极控制信号产生电路在所述第二耦合电压后产生所述第一栅极控制信号。
19.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述功率开关设置于所述反激式电源转换器的一次侧，且所述同步开关设置于所述反激式电源转换器的二次侧。
20.如权利要求10所述的反激式电源转换器，其特征在于所述启动电路另用以根据所述反激式电源转换器的一次侧的一直流电压，产生一脉冲宽度调制信号给所述第一栅极控制信号产生电路，及所述第一栅极控制信号产生电路根据所述脉冲宽度调制信号产生所述第一栅极控制信号至所述功率开关以使所述一次侧控制器进入所述启动模式，其中所述脉冲宽度调制信号具有一预定频率，所述直流电压是通过输入至所述反激式电源转换器的一次侧的一交流电压整流所产生。
21.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述一次侧控制器进入所述启动模式后，如果所述触发脉冲检测电路在所述第一电压上连续M个周期未检测到对应所述触发脉冲的一第二耦合电压时，所述一次侧控制器从所述启动模式进入一保护模式，其中M为一正整数，且所述M个周期和所述第一栅极控制信号有关。
22.如权利要求11所述的反激式电源转换器，其特征在于所述触发脉冲的宽度和所述反激式电源转换器的二次侧的一输出电压成反向变化，也和输入至所述反激式电源转换器的一次侧的一交流电压成反向变化。
CN202211344759.2A 2022-03-17 2022-10-31 反激式电源转换器及其二次侧控制方法 Pending CN116805843A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202263320707P 2022-03-17 2022-03-17
US63/320,707 2022-03-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116805843A true CN116805843A (zh) 2023-09-26

Family

ID=88067572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211344759.2A Pending CN116805843A (zh) 2022-03-17 2022-10-31 反激式电源转换器及其二次侧控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12224669B2 (zh)
CN (1) CN116805843A (zh)
TW (1) TWI824802B (zh)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2573921B1 (en) * 2011-09-22 2020-05-06 Nxp B.V. A controller for a switched mode power supply
US9787191B2 (en) * 2015-07-08 2017-10-10 Infineon Technologies Austria Ag Converter with quasi-resonant mode of operation for supplying power to a load
US10008947B2 (en) * 2015-07-31 2018-06-26 Texas Instruments Incorporated Flyback converter with secondary side regulation
US10186976B2 (en) * 2017-06-12 2019-01-22 Power Integrations, Inc. Peak switching and optimal SR drive timing control
US10491125B2 (en) * 2018-02-12 2019-11-26 Silanna Asia Pte Ltd Switched-mode power controller with multi-mode startup
US10516340B1 (en) * 2018-10-15 2019-12-24 Infineon Technologies Austria Ag Communication through the flyback power transformer by the usage of the zero voltage switching pulse
CN113489328B (zh) * 2018-11-08 2024-02-27 立锜科技股份有限公司 零电压切换控制电路与返驰式电源供应电路及其控制方法
US10651753B1 (en) * 2019-06-26 2020-05-12 Cypress Semiconductor Corporation Accurate valley detection for secondary controlled flyback converter
US10862399B1 (en) * 2019-06-27 2020-12-08 Cypress Semiconductor Corporation Primary controller calibration and trimming using secondary controller in secondary-controlled flyback converters

Also Published As

Publication number Publication date
TW202339409A (zh) 2023-10-01
US20230299682A1 (en) 2023-09-21
TWI824802B (zh) 2023-12-01
US12224669B2 (en) 2025-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI714510B (zh) 二次側控制的控制電路以及形成二次側控制的控制電路的方法
US10277130B2 (en) Primary-side start-up method and circuit arrangement for a series-parallel resonant power converter
JP5928506B2 (ja) スイッチング電源装置
JP4096201B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃ変換器
US7558093B1 (en) Power converter with emulated peak current mode control
US20040037098A1 (en) Switching power supply
US9419527B2 (en) Regulation for power supply mode transition to low-load operation
JP5971074B2 (ja) スイッチング電源装置
CN113746340A (zh) 具有快速负载瞬态检测的反激转换器
JP4203768B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃ変換器
EP1717938A1 (en) DC voltage converter with several isolated regulated outputs
TWI679836B (zh) 應用於電源轉換器的二次側的同步整流器及其操作方法
KR101265799B1 (ko) 가변모드 컨버터 제어회로 및 이를 구비한 하프-브리지컨버터
US10756639B2 (en) Secondary controller applied to a secondary side of a power converter and operation method thereof
CN116805843A (zh) 反激式电源转换器及其二次侧控制方法
JP2004180385A (ja) スイッチング電源
US20090146632A1 (en) Soft start of a switched secondary control circuit for a switched mode power supply
US20250105747A1 (en) Isolated power converter and control circuit thereof
US12418241B2 (en) Primary controller applied to a primary side of a power converter and operation method thereof
JP2006280179A (ja) 直流安定化電源装置
CN111146946B (zh) 应用于电源转换器的二次侧的次级控制器及其操作方法
JP2005204443A (ja) スイッチング電源回路
CN110557035B (zh) 应用于电源转换器的二次侧的同步整流器及其操作方法
JP2001025246A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータの待機電力低減回路
JP2003259635A (ja) スイッチング電源回路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination