一種AC-DC調節器和調節方法技術

本發明專利技術實施例涉及一種AC-DC調節器和調節方法。所述AC-DC調節器包括變壓器和連接在變壓器主繞組側的功率管；其中，當主繞組電流所對應的電壓高于參考電壓時，控制功率管的柵極使之關斷；其特征在于還包括積分器，用于對由主繞組電流耦合到的第一輔助電流進行第一積分得到第一積分增量，對由主繞組電流耦合到的第二輔助電流在基準電流對應的第三持續時間內進行第二積分得到第二積分增量，并基于第一積分增量和第二積分增量得到預期上升到目標電流峰值的第二持續時間；延遲鎖定環，對主繞組電流上升到峰值的第一持續時間和預期上升到目標電流峰值的第二持續時間進行比較；參考電壓調整電路，利用比較結果調整參考電壓。本發明專利技術實施例消除電感電流非線性誤差；并且使得所述時間差為零，消除寄生的關斷延遲誤差；實現了產品間高精度恒流輸出。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電源管理領域，尤其涉及一種AC-DC調節器。
技術介紹
在反激式交流-直流AC-DC應用中，有時要實現次級輸出具有恒壓恒流(CV/CC)特性，圖I是恒壓恒流輸出曲線示意圖。恒壓一般采樣次級輸出電壓或間接采樣次級輸出電壓，通過負反饋調整來實現；而恒流一般通過設置主繞組的電感電流峰值來實現，即Iout=K*Ipeak2,其中Iout是次級輸出恒流電流的大小，Ipeak是主繞組的峰值電流,K是增益系數，單位是A'圖2是現有技術實現恒流的示意圖。圖3是圖2的實際輸出波形示意圖。在功率管開啟后最初一段時間內，由于主級繞組的寄生電容存在，導致電感電流開始一段時間內呈現非線性上升特性，即在相同時間內，非線性電感電流增量小于線性特性的增量，如圖3中的tact時刻誤差為Λ II。同時當電流限制信號OCP關斷功率管QO后，由于功率管的退飽和時間的存在和寄生電容的充電的時間Td存在，導致主繞組的電感電流繼續上升，直到反激次級整流有電流輸出；假設不存在電感電流非線性特性，功率管關斷后的這段時間Td，使得主繞組電感電流峰值大于電感電流目標峰值，如圖3中的Λ 12。非線性和關斷延遲時間導致實際電感電流峰值偏離電感電流目標峰值(或理想峰值)，如圖3中的Al。既有方案的缺點在于電感電流的非線性特性，以及功率管關斷后電感電流會持續上升，這兩個因素導致電感電流最終峰值和目標峰值存在誤差，同時，這兩個因素又和系統的寄生相關，最終導致產品之間的恒流輸出值差異較大。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術實施例在第一方面提出一種AC-DC調節器。該AC-DC調節器包括變壓器和連接在變壓器主繞組側的功率管；其中，當主繞組電流所對應的電壓高于參考電壓時，控制功率管的柵極使之關斷；其特征在于還包括積分器，用于對由主繞組電流耦合到的第一輔助電流進行第一積分得到第一積分增量，對由主繞組電流耦合到的第二輔助電流在基準電流對應的第三持續時間內進行第二積分得到第二積分增量，并基于第一積分增量和第二積分增量得到預期上升到目標電流峰值的第二持續時間；延遲鎖定環，對主繞組電流上升到峰值的第一持續時間和預期上升到目標電流峰值的第二持續時間進行比較；參考電壓調整電路，利用比較結果調整參考電壓。本專利技術實施例在第二方面提供一種恒流輸出的AC-DC調節方法。所述方法包括對由主繞組電流耦合到的第一輔助電流進行第一積分得到第一積分增量，對由主繞組電流耦合到的第二輔助電流在和基準電流對應的第三持續時間內進行第二積分得到第二積分增量，并基于第一積分增量和第二積分增量得到預期上升到目標電流峰值的第二持續時間；對和主繞組電流上升到峰值的第一持續時間和預期上升到目標電流峰值的第二持續時間進行比較；利用比較結果調整參考電壓；當主繞組電流所對應的電壓高于參考電壓時，控制連接在變壓器主繞組側的功率管的柵極使之關斷。本專利技術實施例通過對輔助電流進行積分消除了電感電流非線性誤差，通過時間差控制方法消除寄生的關斷延遲誤差，實現了產品間的高精度恒流輸出。附圖說明圖I是恒壓恒流輸出曲線示意圖2是現有技術實現恒流的示意圖3是圖2的實際輸出波形示意圖4是本專利技術實施例的AC-DC調節器示意圖5是圖4調節器輸出波形示意圖6是積分器一種示意圖7是積分器另一種示意圖8是圖4調節器中DLL電路不意圖9是圖4調節器中電荷泵以及電壓-電流轉換電路示意圖10是現有技術圖6，以及圖8和圖9電路輸出波形示意圖11是本專利技術圖7，以及圖8和圖9電路輸出波形示意圖12是本專利技術實施例Vref電路的一種不意圖13是本專利技術實施例Vref電路的另一種不意圖14是本專利技術實施例輔助繞組電壓電路轉換電路的示意圖15是本專利技術電感電流峰值時間探測器；圖16是本專利技術實施例AC-DC調節器的示意圖。具體實施方式下面通過附圖和實施例，對本專利技術實施例的技術方案做進一步的詳細描述。圖4是本專利技術實施例的AC-DC調節器示意圖。如圖4所示，該AC-DC電路在輸入VAC和輸出Vout之間有一個變壓器Tl，該變壓器Tl起著電隔離的作用。交流電壓經整流后的電壓VAC加在變壓器Tl的主繞組的一端，主繞組的另一端經功率管QO和電阻Rsn后接地。一個過流比較器檢測電阻Rsn兩側的電壓是否大于參考電壓Vref，并且基于檢測情況產生OCP信號。OCP信號輸入到RS觸發器的S輸入端，產生置位的CTRL信號。RS觸發器也可以在周期性時鐘脈沖Rs的作用下將CTRL信號復位。CTRL信號經驅動器產生DR信號，從而控制功率MOS管QO的通斷。需要說明的是，當檢測到電阻Rsn兩側的電壓大于參考電壓Vref的時候，OCP信號的高電平關斷功率管Q0，導致電阻Rsn無電流流過，Rsn壓降為0，OCP又變為低電平。第三繞組通過變壓器T2和主繞組以及從繞組耦合。經過Rtop和Rbot構成的分壓電路產生電壓VFB，該電壓VFB由采樣保持電路采樣并且保持，然后由時鐘和最小脈沖模塊產生時鐘和脈沖信號Rs。當功率管QO導通時Vaux電壓為低，VFB信號為低；當功率管QO關斷時Vaux電壓變高，VFB信號為高；時鐘和最小脈沖模塊依據采樣保持后的VFBS信號CN 102946204 A書明說3/7頁產生時鐘和Rs信號。該時鐘的頻率一般正比例于VFBS，即正比例于輸出電壓。采樣時刻一般選擇在反激那段時間內即可。當功率MOS管QO導通時，忽略其導通壓降，輸入電壓VAC加到變壓器主繞組的兩 端，主繞組電感電流以VAC/L的斜率上升，而此時變壓器Tl的從繞組使二極管Dl反偏，負載由輸出電容Cl提供電能，同時變壓器Tl的主繞組存儲磁能。而當功率MOS管QO關斷時，主繞組回路斷開，主繞組的和功率管QO的漏極相連的一端的端電壓升高，從繞組的同名端相繼升高，使Dl導通，變壓器Tl上的磁能轉換成從繞組上的電流，向負載提供電能并且補充輸出電容的能量。需要指出，功率管QO開啟后，電感電流iL上升；由于受寄生電容Cpara的放電影響，導致初始時電感電流上升呈現非線性特性,上升斜率di/dt=Vac*(1-exp (_t/ τ ))/L，電流大小是斜率對時間的積分即iL=Vac*(t+τ *(exp(_t/ t)-1))/L,其中di/dt是電感電流上升斜率，Vac是交流輸入電源經整流后的電壓，L是變壓器Tl的主繞組的電感大小，τ是寄生放電時間常數。輔助繞組感應主繞組的壓差Vaux = _Ta*Vac* (l_exp (_t/ τ ))，其中Ta是輔助繞組的阻數Taux和主繞組阻數Tpri比值Ta=Taux/Tpri。該AC-DC電路在輔助繞組一側包括電壓轉電流電路。電壓轉電流電路產生電流iaux=_Vaux/Ra=Ta*Vac* (1-exp (_t/ τ)),其中 Ra 是 V-1 轉換電阻。請留意，該電流 iaux和電感電流斜率di/dt表達式形式相同。如果采用積分器對電流iaux積分，則產生的電壓增量Vint=Ka*Ta*Vac* (t+τ * (exp (_t/ τ )-I)) / (Cint*Ra),其中,Ka 是電流增益系數,Cint 是積分器電容值。請留意，該電壓增量Vint和電感電流大小iL表達式形式相同，所以可以采用電容積分器的電壓增量來表征電感電流大小。所述寄生產生的時間常數大概為幾十nS，即所述τ本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種恒流輸出的AC?DC調節器，包括變壓器和連接在變壓器主繞組側的功率管；其中，當主繞組電流所對應的電壓高于參考電壓時，控制功率管的柵極使之關斷；其特征在于還包括積分器，用于對由主繞組電流耦合到的第一輔助電流進行第一積分得到第一積分增量，對由主繞組電流耦合到的第二輔助電流在基準電流對應的第三持續時間內進行第二積分得到第二積分增量，并基于第一積分增量和第二積分增量得到預期上升到目標電流峰值的第二持續時間；延遲鎖定環，對主繞組電流上升到峰值的第一持續時間和預期上升到目標電流峰值的第二持續時間進行比較；參考電壓調整電路，利用比較結果調整參考電壓。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王才寶，王釗，
申請(專利權)人：無錫中星微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：