一种功率转换器峰值功率控制电路及控制方法与流程

1.本发明涉及集成电路领域，具体是一种功率转换器峰值功率控制电路及控制方法。


背景技术：

2.峰值功率是指电源能在短时间内输出超过最大额定输出功率的50％以上的功率，通常仅维持几十毫秒到几秒的时间，峰值功率大多应用在智能音箱、摄像头、打印机等负载瞬态变化剧烈的领域。
3.目前带有峰值功率功能的功率转换器主要采用副边反馈的反激架构，通过431、光耦将输出信号反馈给初级，当输出过负载时，初级控制器通过反馈信号提高开关频率来提高输出功率，峰值频率通常是正常满载频率的2倍以上，维持几十毫秒到几秒的时间，如果在这个维持时间内负载恢复，初级控制器恢复正常工作，如果在这个维持时间内负载持续过载，初级控制器停止工作，功率转换器重启。
4.为了降低系统成本，市场上有采用省去431、光耦的原边反馈反激架构来实现峰值功率，然而原边反馈实现ccm高频技术上有难度，通常采用增加峰值电流来实现峰值功率输出，这导致功率开关、变压器应力增加，容易出现变压器饱和问题，有工作可靠性风险，需要改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种功率转换器峰值功率控制电路及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种功率转换器峰值功率控制电路，包括：
8.电源变换系统控制单元100，通过退磁时间迭代计算，来控制功率管140开关；
9.功率管140，用于导通时控制变压器110存储能量；
10.变压器110，用于隔离的初级次级能量传递；
11.输出整流滤波电路130，用于将初级传递过来的能量进行滤波、存储；
12.输出反馈电路120，用于将输出信号通过辅助绕组反馈给电源变换系统控制单元100；
13.电源变换系统控制单元100的输出端连接功率管140的g极，功率管140的d极连接变压器110的输入端一端，功率管140的s极通过采样电阻141接地，变压器110的输入端另一端连接输入电压vin，变压器110的输出端连接输出整流滤波模块130的输入端、输出反馈模块120的输入端，输出反馈模块120的输出端连接电源变换系统控制单元100的输入端。
14.作为本发明再进一步的方案：电源变换系统控制单元100包括开启信号触发模块150、关断信号触发模块154、退磁迭代算法模块152、与门153、rs触发器155、驱动模块156、或门157、计数器158，开启信号触发模块150的第二端连接退磁迭代算法模块152的第一端、
输出反馈模块120的输出端，开启信号触发模块150的第一端连接退磁迭代算法模块152的第二端、驱动模块156的输出端、功率管140的g极，开启信号触发模块150的第三端连接关断信号触发模块154的第二端，开启信号触发模块150的第四端连接退磁迭代算法模块152的第三端，开启信号触发模块150的第五端连接与门153的输入端一端、计数器158的输入端，退磁迭代算法模块152的第四端连接与门153的输入端另一端，与门153的输出端连接rs触发器155的s引脚，rs触发器155的r脚连接或门157的输出端，或门157的输入端一端连接关断信号触发模块154的第一端，或门157的输入端另一端连接计数器158的输出端，rs触发器155的q引脚连接驱动模块156的输入端，关断信号触发模块154的输入端连接功率管140的s极。
15.作为本发明再进一步的方案：开启信号触发模块150包括采样保持模块210、误差放大器220、补偿电容c
comp
、比较器240、指数型锯齿波信号发生模块230、跨导电流i
comp
250，采样保持模块210的输入端连接输出反馈模块120的输出端，采样保持模块210的输出端连接误差放大器220的反相端，误差放大器220的同相端连接基准电压信号v
th_ea
，误差放大器220的输出端连接补偿电容c
comp
、比较器240的同相端，补偿电容c
comp
的另一端接地，比较器240的反相端连接指数型锯齿波信号发生模块230的输出端，指数型锯齿波信号发生模块230的输入端连接驱动模块156的输出端，比较器240的输出端连接与门153的输入端一端，补偿电容c
comp
上产生误差信号v
comp
，误差信号v
comp
连接跨导电流i
comp
250，跨导电流i
comp
250的另一端连接关断信号触发模块154的第三端。
16.作为本发明再进一步的方案：关断信号触发模块154包括比较器310和电流峰值基准电压产生模块320，电流峰值基准电压产生模块320的输入端连接开启信号触发模块150的第三端，电流峰值基准电压产生模块320的输出端连接比较器310的反相端，比较器310的同相端连接采样电阻141，比较器310的输出端连接或门157的输入端一端。
17.作为本发明再进一步的方案：退磁迭代算法模块152包括比较器410、比较器440、比较器470、边沿脉冲产生模块420、边沿脉冲产生模块460、mos管sw1、mos管sw2、mos管sw3、mos管sw4、mos管sw5、mos管sw6、电容c1、电容c2、电容c3，缓冲器430、误差信号431、误差信号432、触发器450，比较器410的同相端连接输出反馈模块120的输出端，比较器410的反相端连接基准电压vth
dem
，比较器410的输出端连接边沿脉冲产生模块420的输入端、mos管sw1的g极，边沿脉冲产生模块420的输出端连接mos管sw2的g极，mos管sw1的d极连接偏置电流401，mos管sw1的s极连接mos管sw2的d极、电容c1、mos管sw3的d极、比较器440的同相端，mos管sw2的s极接地，电容c1的另一端接地，mos管sw3的s极连接电容c2、缓冲器430的输入端，电容c2的另一端接地，缓冲器430的输出端连接误差信号431、误差信号432，误差信号431的另一端连接mos管sw5的d极，误差信号432的另一端连接mos管sw6的d极，mos管sw6的s极连接mos管sw5的s极、比较器440的反相端，mos管sw6的g极连接触发器450的q引脚，mos管sw5的g极连接触发器450的—q—引脚，比较器440的输出端连接触发器450的d引脚、与门153的输入端另一端，触发器440的clk引脚连接比较器470的输出端，比较器470的反相端连接基准电压vth
ts
，比较器470的同相端连接电容c3、mos管sw4的d极，mos管sw4的s极接地，电容c3的另一端接地，mos管sw4的g极连接边沿脉冲产生模块460的输出端、mos管sw3的g极，边沿脉冲产生模块460的输入端连接驱动模块156的输出端。
18.一种功率转换器峰值功率控制方法，应用于如上所述的功率转换器峰值功率控制
电路，所述方法包括，步骤1：开启信号触发模块150输出控制功率管140导通的其中一个信号ton；步骤2：退磁迭代算法模块152产生退磁结束信号demit，作为功率管140导通的另一个控制信号；步骤3：信号ton和demit触发功率管140导通；步骤4：控制功率管140关断。
19.作为本发明再进一步的方案：步骤1中：步骤1中：开启信号触发模块150采样并保持反馈信号fb，并与基准电压v
th_ea
进行误差放大产生v
comp
信号，同时接收功率管140的驱动信号drv，产生同步指数型锯齿波信号ramp；通过比较v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp，产生控制功率管140导通的其中一个信号ton。
20.作为本发明再进一步的方案：步骤2中：退磁迭代算法模块152接收v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp最大值的差值求出跨导电流i
comp
，同时通过反馈信号fb与基准信号vth
dem
的比较，得到退磁时间，退磁迭代算法模块152通过比较上一个周期的退磁时间与本周期退磁时间的关系，计算出下一个周期的退磁时间，并产生退磁结束信号demit，作为功率管导通的另一个控制信号。
21.作为本发明再进一步的方案：步骤3中：信号ton和demit通过与门153组合后，产生信号ton2送到rs触发器155的s引脚进行触发，rs触发器155的q引脚信号经过驱动模块156的放大后，产生drv信号接到功率管140的g极，驱动功率管140导通。
22.作为本发明再进一步的方案：步骤4中：关断信号触发模块154模块通过比较cs信号与峰值电流阈值电压信号v
cs_th
，产生toff信号；计数器158受ton信号控制，当ton信号为高电平时，计数器158开始计数，经过十毫秒到5秒时间后，计数器158的输出信号tpk为高电平；toff信号和tpk信号通过或门157后，接到rs触发器155的r引脚进行复位，电流峰值基准电压信号v
cs_th
与输出信号v
comp
呈比例关系。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用原边反馈反激架构，省去431、光耦等器件，降低功率转换器的成本，采用退磁时间迭代算法控制实现原边ccm峰值频率工作，在系统进入峰值功率时，提高原边控制器的开关频率，从而减小功率开关、变压器应力。
附图说明
24.图1是一种功率转换器峰值功率控制电路的原理图。
25.图2是开启信号触发模块的原理图。
26.图3是关断信号触发模块的原理图。
27.图4是退磁迭代算法模块的原理图。
28.图5是峰值功率控制示意图。
29.图中：开关电源控制单元-100、变压器-110、输出反馈电路-120、输出整流滤波电路-130、功率管-140、采样电阻-141、开启信号触发模块-150、退磁迭代算法模块-152、与门-153、关断信号触发模块-154、rs触发器-155、驱动模块-156、或门-157、计数器-158、采样保持模块-210，误差放大器-220、指数型锯齿波信号发生模块-230、比较器-240、跨导电流i
comp-250、比较器-310、电流峰值基准电压产生模块-320、偏置电流-401、偏置电流-402、比较器-410、边沿脉冲产生模块-420、缓冲器-430、误差信号-431、误差信号-432、比较器-440、触发器-450、边沿脉冲产生模块-460、比较器-470。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1，一种功率转换器峰值功率控制电路，包括：
32.电源变换系统控制单元100，通过退磁时间迭代计算，来控制功率管140开关；
33.功率管140，用于导通时控制变压器110存储能量；
34.变压器110，用于隔离的初级次级能量传递；
35.输出整流滤波电路130，用于将初级传递过来的能量进行滤波、存储；
36.输出反馈电路120，用于将输出信号通过辅助绕组反馈给电源变换系统控制单元100；
37.电源变换系统控制单元100的输出端连接功率管140的g极，功率管140的d极连接变压器110的输入端一端，功率管140的s极通过采样电阻141接地，变压器110的输入端另一端连接输入电压vin，变压器110的输出端连接输出整流滤波模块130的输入端、输出反馈模块120的输入端，输出反馈模块120的输出端连接电源变换系统控制单元100的输入端。
38.在具体实施例中：通过电源变换系统控制单元100根据功率转换器峰值功率的时间，来控制功率管140的导通，进而使得在功率转换器峰值功率时整流滤波电路130不输出直流电，完成峰值功率时断电保护工作。
39.请参阅图5，当输出整流滤波电路130输出电压供给负载电流较小时，控制器恒压工作，随着输出负载的增加，输出v
comp
随之增加，而开关频率定时信号ts(控制电路断开后再次导通)不变，当负载瞬间增加超过过流保护值后，v
comp
继续增加，当v
comp
大于基准信号v
ramp_max
后，跨导电流icomp增加，使得开关频率定时信号ts减小，对应开关频率增加，系统进入峰值功率模式，使得峰值功率频率越高时，开关频率越高，减少峰值功率影响。
40.在本实施例中：请参阅图1，电源变换系统控制单元100包括开启信号触发模块150、关断信号触发模块154、退磁迭代算法模块152、与门153、rs触发器155、驱动模块156、或门157、计数器158，开启信号触发模块150的第二端连接退磁迭代算法模块152的第一端、输出反馈模块120的输出端，开启信号触发模块150的第一端连接退磁迭代算法模块152的第二端、驱动模块156的输出端、功率管140的g极，开启信号触发模块150的第三端连接关断信号触发模块154的第二端，开启信号触发模块150的第四端连接退磁迭代算法模块152的第三端，开启信号触发模块150的第五端连接与门153的输入端一端、计数器158的输入端，退磁迭代算法模块152的第四端连接与门153的输入端另一端，与门153的输出端连接rs触发器155的s引脚，rs触发器155的r脚连接或门157的输出端，或门157的输入端一端连接关断信号触发模块154的第一端，或门157的输入端另一端连接计数器158的输出端，rs触发器155的q引脚连接驱动模块156的输入端，关断信号触发模块154的输入端连接功率管140的s极。
41.与门153需要输入端都为高电平时才会导通，不在峰值功率期间时，ton和demit信号都为高电平，与门153导通输出高电平控制rs触发器155导通，rs触发器155的q引脚输出高电平，经过驱动模块156放大该信号，驱动功率管140导通，进而使得变压器110输入端输
入电压vin流入，变压器110输出端输出交流电，该交流电经过整流滤波模块130输出供电、经过输出反馈模块120反馈信号；在峰值功率期间时，关断信号触发模块154和计数器158分别输出toff信号和tpk信号，使得或门157导通输出高电平，控制rs触发器155复位，rs触发器155的q引脚停止输出高电平，进而使得功率管144截止，后续电路不导通。
42.在本实施例中：请参阅图2，开启信号触发模块150包括采样保持模块210、误差放大器220、补偿电容c
comp
、比较器240、指数型锯齿波信号发生模块230、跨导电流i
comp
250，采样保持模块210的输入端连接输出反馈模块120的输出端，采样保持模块210的输出端连接误差放大器220的反相端，误差放大器220的同相端连接基准电压信号v
th_ea
，误差放大器220的输出端连接补偿电容c
comp
、比较器240的同相端，补偿电容c
comp
的另一端接地，比较器240的反相端连接指数型锯齿波信号发生模块230的输出端，指数型锯齿波信号发生模块230的输入端连接驱动模块156的输出端，比较器240的输出端连接与门153的输入端一端，补偿电容c
comp
上产生误差信号v
comp
，误差信号v
comp
连接跨导电流i
comp
250，跨导电流i
comp
250的另一端连接关断信号触发模块154的第三端。
43.辅助绕组分压反馈信号fb通过采样保持模块210后，接到误差放大器的反向输入端，与基准电压信号v
th_ea
进行误差放大后，在输出电容c
comp
上产生误差信号v
comp
，误差信号v
comp
信号和反馈信号fb相反(经过比较器220产生误差信号v
comp
)，因此误差信号v
comp
信号也反映了输出负载能量的大小，当输出能量小时v
comp
低，相应地，当输出能量大时v
comp
高。
44.驱动信号drv通过指数型锯齿波信号发生模块230产生指数型锯齿波信号ramp(输入的drv方波信号转化为锯齿波信号ramp，图2中已显示)，指数型锯齿波信号ramp是一个幅值限制的锯齿波信号，其表示信息为功率管140的导通频率，其最大值小于等于输入基准信v
ramp_max
，最小值大于等于输入基准信号v
ramp_min
。
45.比较器240比较误差信号v
comp
(方波信号)和指数型锯齿波信号ramp的大小，即比较输出负载能量和功率管140导通产生电压的关系，输出负载能量较大时，比较器240输出方波的占空比增加，输出的信号ton又进一步使得drv信号输出占空比增加，功率管140导通频率增加，加大输出给负载的电压，维持负载峰值功率工作；产生控制功率管140导通的其中一个信号ton。跨导电流i
comp
250由单位时间内v
comp
信号与指数型锯齿波信号最大值v
ramp_max
(单位时间内信号ramp的上限电压)的差值计算得到，当v
comp
信号小于等于指数型锯齿波信号最大值时i
comp
为零，即单位时间内信号ramp和信号v
comp
反映负载不需要继续增加工作电压。
46.在本实施例中：请参阅图3，关断信号触发模块154包括比较器310和电流峰值基准电压产生模块320，电流峰值基准电压产生模块320的输入端连接开启信号触发模块150的第三端，电流峰值基准电压产生模块320的输出端连接比较器310的反相端，比较器310的同相端连接采样电阻141，比较器310的输出端连接或门157的输入端一端。
47.电流峰值基准电压信号v
cs_th
通过输入基准信号v
cs_max
、输入基准信号v
cs_min
、输入v
comp
获取，随误差放大器的输出信号v
comp
动态变化，电流峰值基准电压信号v
cs_th
是一个幅值限制信号，其最大值小于等于基准信号v
cs_max
，最小值大于等于基准信号v
cs_min
。电流峰值基准电压信号v
cs_th
接到比较器310的负向输入端，与正向输入端的初级功率管峰值电流采样信号cs进行比较，当峰值电流采样信号cs大于基准电压信号v
cs_th
时，比较器的输出信号toff由低变高，触发功率管140关断，toff是一个控制功率管关断的信号。使得功率峰值时
停止供电。
48.在本实施例中：请参阅图4，退磁迭代算法模块152包括比较器410、比较器440、比较器470、边沿脉冲产生模块420、边沿脉冲产生模块460、mos管sw1、mos管sw2、mos管sw3、mos管sw4、mos管sw5、mos管sw6、电容c1、电容c2、电容c3，缓冲器430、误差信号431、误差信号432、触发器450，比较器410的同相端连接输出反馈模块120的输出端，比较器410的反相端连接基准电压vth
dem
，比较器410的输出端连接边沿脉冲产生模块420的输入端、mos管sw1的g极，边沿脉冲产生模块420的输出端连接mos管sw2的g极，mos管sw1的d极连接偏置电流401，mos管sw1的s极连接mos管sw2的d极、电容c1、mos管sw3的d极、比较器440的同相端，mos管sw2的s极接地，电容c1的另一端接地，mos管sw3的s极连接电容c2、缓冲器430的输入端，电容c2的另一端接地，缓冲器430的输出端连接误差信号431、误差信号432，误差信号431的另一端连接mos管sw5的d极，误差信号432的另一端连接mos管sw6的d极，mos管sw6的s极连接mos管sw5的s极、比较器440的反相端，mos管sw6的g极连接触发器450的q引脚，mos管sw5的g极连接触发器450的—q—引脚，比较器440的输出端连接触发器450的d引脚、与门153的输入端另一端，触发器440的clk引脚连接比较器470的输出端，比较器470的反相端连接基准电压vth
ts
，比较器470的同相端连接电容c3、mos管sw4的d极，mos管sw4的s极接地，电容c3的另一端接地，mos管sw4的g极连接边沿脉冲产生模块460的输出端、mos管sw3的g极，边沿脉冲产生模块460的输入端连接驱动模块156的输出端。
49.当系统进入峰值功率时，通常是采用工作频率倍增来实现更大的能量输出，此时系统是工作在ccm模式，变压器在能量退磁释放完成之前又开始励磁存储能量，本开关周期的退磁时间长短需要等到下一次开关后才能确定。实现ccm模式常用的做法是采用定频开关，这种方式在峰值功率模式大占空比下次谐波振荡问题很容易发生，退磁时间变化剧烈系统不稳定，同时emi也不好处理。退磁迭代ccm模式实现原理是通过采样上一个周期的退磁时间，通过与误差量累加或累减得到退磁时间参考量，当本周期的退磁时间到达该退磁时间参考量时，控制退磁结束并开始下一个开关周期，同时存储本周期的退磁时间用于后续反复迭代，误差量累加或累减是控制系统的开关频率逼近目标频率；该方法前后周期退磁时间不会出现剧烈变化，各种工作模式下系统稳定，同时系统开关频率总是围绕目标频率反复逼近，频率自然来回微小抖动，emi性能优异，下面是退磁迭代电路实现示例。
50.当功率管140导通时，此时drv信号由低变高，边沿脉冲产生模块460(drv方波信号的上升沿处产生窄脉冲，如图4所示)产生一个窄脉冲信号，控制mos管sw3、sw4的短暂导通，电容c1对电容c2电容进行充放电，该过程用于存储上一个开关周期系统的退磁时间；对电容c3进行快速放电，该过程控制退磁迭代计算与开关频率同步；在窄脉冲信号结束时，电容c2电压等于电容c1电压，电容c3电压为零。
51.开关sw4关断时，上述跨导电流i
comp
(由ramp信号由drv信号产生)和偏置电流402对电容c3进行充电，当电容c3上的电压到达基准电压vth
ts
时，比较器470输出信号ts由低变高，触发器450锁存d引脚信号。该过程用于设置系统的开关频率。
52.上述跨导电流i
comp
为零时，系统的最大满载工作频率仅由偏置电流ibais2大小、c3电容容值、及基准电压vth
ts
大小决定，频率公式为f＝ibais2/(vth
ts
*c3)；当跨导电流i
comp
大于零时，由公式f＝(ibais2+i
comp
)/(vth
ts
*c3)可知，系统工作频增加，进入峰值电流(峰值功率)模式。
53.输出反馈采样信号fb通过比较器410与基准电压vth
dem
进行比较，产生退磁信号t
dem
，信号t
dem
高电平持续时间表示系统退磁时间。
54.信号t
dem
由低变高时，边沿脉冲发生模块420(图4中已描述，随着t
dem
方波信号的上升沿处产生窄脉冲)输出高电平脉冲信号控制mos管sw2短暂导通，电容c1对地进行快速放电，放电后电容c1上的电压为零，同时，mos管sw1导通后，偏置电流401通过mos管sw1对电容c1进行充电，电容c1的电压慢慢抬高，在退磁结束时刻，电容c1的电压为i
bais1
*t
dem
/c1。该过程用于存储本开关本周期系统的退磁时间。
55.电容c1的正端接到比较器440的正向输入端，与上述sw5、sw6的公共连接端信号v
dem
进行比较，当电容c1的正端电压高于v
dem
时，比较器440输出高电平。该过程表示当本周期的退磁时间超过上一个周期退磁时间与误差量之和时，立即执行下一个开关周期。误差量有正负值，取决于比较器440、470输出由低变高的时序，当比较器440的输出先于比较器470由低变高，误差量为正值，反之为负值。
56.当比较器470的ts信号由低变高时，d触发器450锁存比较器440的输出信号demit，当比较器440的输出信号demit信号为低电平时，d触发器450的q端为低电平端为高电平，mos管sw5关断、sw6导通；当demit信号为高电平时，d触发器450的q端为高电平端为低电平，mos管sw5导通sw6关断。该过程始终围绕系统实际退磁时间做反复的迭代。
57.一种功率转换器峰值功率控制方法，应用于如上所述的功率转换器峰值功率控制电路，所述方法包括，步骤1：开启信号触发模块150输出控制功率管140导通的其中一个信号ton；步骤2：退磁迭代算法模块152产生退磁结束信号demit，作为功率管140导通的另一个控制信号；步骤3：信号ton和demit触发功率管140导通；步骤4：关断信号触发模块154和计数器158配合控制功率管140关断。
58.作为本发明再进一步的方案：步骤1中：开启信号触发模块150采样并保持反馈信号fb，并与基准电压v
th_ea
进行误差放大产生v
comp
信号，同时接收功率管140的驱动信号drv，产生同步指数型锯齿波信号ramp；通过比较v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp，产生控制功率管140导通的其中一个信号ton。
59.作为本发明再进一步的方案：步骤2中：退磁迭代算法模块152接收v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp最大值的差值求出跨导电流i
comp
，同时通过反馈信号fb与基准信号vth
dem
的比较，得到退磁时间，退磁迭代算法模块152通过比较上一个周期的退磁时间与本周期退磁时间的关系，计算出下一个周期的退磁时间，并产生退磁结束信号demit，作为功率管导通的另一个控制信号。
60.作为本发明再进一步的方案：步骤3中：信号ton和demit通过与门153组合后，产生信号ton2送到rs触发器155的s引脚进行触发，rs触发器155的q引脚信号经过驱动模块156的放大后，产生drv信号接到功率管140的g极，驱动功率管140导通。
61.作为本发明再进一步的方案：步骤4中：关断信号触发模块154模块通过比较cs信号与峰值电流阈值电压信号v
cs_th
，产生toff信号；计数器158受ton信号控制，当ton信号为高电平时，计数器158开始计数，经过十毫秒到5秒时间后，计数器158的输出信号tpk为高电平；toff信号和tpk信号通过或门157后，接到rs触发器155的r引脚进行复位，电流峰值基准电压信号v
cs_th
与输出信号v
comp
呈比例关系。实际中计数器158计数时间为几十毫秒到几秒钟，这里选用十毫秒到5秒。
62.本发明的工作原理：系统根据反馈信号fb产生信号v
comp
来控制峰值功率；当系统输出负载由小变大时，fb对应输出信号略微由大变小，反向放大的v
comp
信号由小变大，对应系统工作频率逐渐抬高(开关管140导通频率)，并稳在输出额定功率时的最大频率；当系统输出负载继续增加超过输出最大额定功率，fb信号继续变小，v
comp
信号继续增加并超过上述锯齿波信号ramp的最高电压v
ramp_max
时，系统进入峰值功率工作状态，工作频率会再继续增加来提升输出功率，但此时输出功率已超出最大额定功率，不能长时间保持，当工作时间超过计数器158电路计时后，通过或门控制rs触发器155复位功率管140截止，峰值功率工作退出，系统重启，保证随着负载的增加，开关管140导通频率增加，增加供给负载的电源，维持峰值功率。
63.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
64.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于：该功率转换器峰值功率控制电路包括：电源变换系统控制单元(100)，通过退磁时间迭代计算，来控制功率管(140)开关；功率管(140)，用于导通时控制变压器(110)存储能量；变压器(110)，用于隔离的初级次级能量传递；输出整流滤波电路(130)，用于将初级传递过来的能量进行滤波、存储；输出反馈电路(120)，用于将输出信号通过辅助绕组反馈给电源变换系统控制单元(100)；电源变换系统控制单元(100)的输出端连接功率管(140)的g极，功率管(140)的d极连接变压器(110)的输入端一端，功率管(140)的s极通过采样电阻(141)接地，变压器(110)的输入端另一端连接输入电压vin，变压器(110)的输出端连接输出整流滤波模块(130)的输入端、输出反馈模块(120)的输入端，输出反馈模块(120)的输出端连接电源变换系统控制单元(100)的输入端。2.根据权利要求1所述的功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于，电源变换系统控制单元(100)包括开启信号触发模块(150)、关断信号触发模块(154)、退磁迭代算法模块(152)、与门(153)、rs触发器(155)、驱动模块(156)、或门(157)、计数器(158)，开启信号触发模块(150)的第二端连接退磁迭代算法模块(152)的第一端、输出反馈模块(120)的输出端，开启信号触发模块(150)的第一端连接退磁迭代算法模块(152)的第二端、驱动模块(156)的输出端、功率管(140)的g极，开启信号触发模块(150)的第三端连接关断信号触发模块(154)的第二端，开启信号触发模块(150)的第四端连接退磁迭代算法模块(152)的第三端，开启信号触发模块(150)的第五端连接与门(153)的输入端一端、计数器(158)的输入端，退磁迭代算法模块(152)的第四端连接与门(153)的输入端另一端，与门(153)的输出端连接rs触发器(155)的s引脚，rs触发器(155)的r脚连接或门(157)的输出端，或门(157)的输入端一端连接关断信号触发模块(154)的第一端，或门(157)的输入端另一端连接计数器(158)的输出端，rs触发器(155)的q引脚连接驱动模块(156)的输入端，关断信号触发模块(154)的输入端连接功率管(140)的s极。3.根据权利要求2所述的功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于，开启信号触发模块(150)包括采样保持模块(210)、误差放大器(220)、补偿电容c
comp
、比较器(240)、指数型锯齿波信号发生模块(230)、跨导电流i
comp
(250)，采样保持模块(210)的输入端连接输出反馈模块(120)的输出端，采样保持模块(210)的输出端连接误差放大器(220)的反相端，误差放大器(220)的同相端连接基准电压信号v
th_ea
，误差放大器(220)的输出端连接补偿电容c
comp
、比较器(240)的同相端，补偿电容c
comp
的另一端接地，比较器(240)的反相端连接指数型锯齿波信号发生模块(230)的输出端，指数型锯齿波信号发生模块(230)的输入端连接驱动模块(156)的输出端，比较器(240)的输出端连接与门(153)的输入端一端，补偿电容c
comp
上产生误差信号v
comp
，误差信号v
comp
连接跨导电流i
comp
(250)，跨导电流i
comp
(250)的另一端连接关断信号触发模块(154)的第三端。4.根据权利要求2所述的功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于，关断信号触发模块(154)包括比较器(310)和电流峰值基准电压产生模块(320)，电流峰值基准电压产生模块(320)的输入端连接开启信号触发模块(150)的第三端，电流峰值基准电压产生模块
(320)的输出端连接比较器(310)的反相端，比较器(310)的同相端连接采样电阻(141)，比较器(310)的输出端连接或门(157)的输入端一端。5.根据权利要求2所述的功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于，退磁迭代算法模块(152)包括比较器(410)、比较器(440)、比较器(470)、边沿脉冲产生模块(420)、边沿脉冲产生模块(460)、mos管sw1、mos管sw2、mos管sw3、mos管sw4、mos管sw5、mos管sw6、电容c1、电容c2、电容c3，缓冲器(430)、误差信号(431)、误差信号(432)、触发器(450)，比较器(410)的同相端连接输出反馈模块(120)的输出端，比较器(410)的反相端连接基准电压vth
dem
，比较器(410)的输出端连接边沿脉冲产生模块(420)的输入端、mos管sw1的g极，边沿脉冲产生模块(420)的输出端连接mos管sw2的g极，mos管sw1的d极连接偏置电流(401)，mos管sw1的s极连接mos管sw2的d极、电容c1、mos管sw3的d极、比较器(440)的同相端，mos管sw2的s极接地，电容c1的另一端接地，mos管sw3的s极连接电容c2、缓冲器(430)的输入端，电容c2的另一端接地，缓冲器(430)的输出端连接误差信号(431)、误差信号(432)，误差信号(431)的另一端连接mos管sw5的d极，误差信号(432)的另一端连接mos管sw6的d极，mos管sw6的s极连接mos管sw5的s极、比较器(440)的反相端，mos管sw6的g极连接触发器(450)的q引脚，mos管sw5的g极连接触发器(450)的—q—引脚，比较器(440)的输出端连接触发器(450)的d引脚、与门(153)的输入端另一端，触发器(440)的clk引脚连接比较器(470)的输出端，比较器(470)的反相端连接基准电压vth
ts
，比较器(470)的同相端连接电容c3、mos管sw4的d极，mos管sw4的s极接地，电容c3的另一端接地，mos管sw4的g极连接边沿脉冲产生模块(460)的输出端、mos管sw3的g极，边沿脉冲产生模块(460)的输入端连接驱动模块(156)的输出端。6.一种功率转换器峰值功率控制方法，应用于如权利要求2到5任意一项的功率转换器峰值功率控制电路，其特征在于，所述方法包括，步骤1：开启信号触发模块(150)输出控制功率管(140)导通的其中一个信号ton；步骤2：退磁迭代算法模块(152)产生退磁结束信号demit，作为功率管(140)导通的另一个控制信号；步骤3：信号ton和demit触发功率管(140)导通；步骤4：控制功率管(140)关断。7.根据权利要求6所述的功率转换器峰值功率控制方法，其特征在于，步骤1中：开启信号触发模块(150)采样并保持反馈信号fb，并与基准电压v
th_ea
进行误差放大产生v
comp
信号，同时接收功率管(140)的驱动信号drv，产生同步指数型锯齿波信号ramp；通过比较v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp，产生控制功率管(140)导通的其中一个信号ton。8.根据权利要求6所述的功率转换器峰值功率控制方法，其特征在于，步骤2中：退磁迭代算法模块(152)接收v
comp
信号与指数型锯齿波信号ramp最大值的差值求出跨导电流i
comp
，同时通过反馈信号fb与基准信号vth
dem
的比较，得到退磁时间，退磁迭代算法模块(152)通过比较上一个周期的退磁时间与本周期退磁时间的关系，计算出下一个周期的退磁时间，并产生退磁结束信号demit，作为功率管导通的另一个控制信号。9.根据权利要求6所述的功率转换器峰值功率控制方法，其特征在于，步骤6中：信号ton和demit通过与门(153)组合后，产生信号ton2送到rs触发器(155)的s引脚进行触发，rs触发器(155)的q引脚信号经过驱动模块(156)的放大后，产生drv信号接到功率管(140)的g极，驱动功率管(140)导通。10.根据权利要求6所述的功率转换器峰值功率控制方法，其特征在于，步骤4中：关断信号触发模块(154)模块通过比较cs信号与峰值电流阈值电压信号v
cs_th
，产生toff信号；计
数器(158)受ton信号控制，当ton信号为高电平时，计数器(158)开始计数，经过十毫秒到5秒时间后，计数器(158)的输出信号tpk为高电平；toff信号和tpk信号通过或门(157)后，接到rs触发器的r引脚进行复位，电流峰值基准电压信号v
cs_th
与输出信号v
comp
呈比例关系。

技术总结
本发明公开了一种功率转换器峰值功率控制电路，涉及集成电路领域，该功率转换器峰值功率控制电路包括：电源变换系统控制单元100，用于计算一个周期的退磁时间，来控制功率管140导通；功率管140，用于导通时控制变压器110输入侧流过交流电；变压器110，用于根据功率管140的导通时间输出交流电；输出反馈电路120，用于输出绕组分压反馈信号给电源变换系统控制单元100；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用原边反馈反激架构，省去431、光耦等器件，降低功率转换器的成本，采用退磁时间迭代算法控制实现原边CCM峰值频率工作，在系统进入峰值功率时，提高原边控制器的开关频率，从而减小功率开关、变压器应力。变压器应力。变压器应力。


技术研发人员：励晔 黄飞明 黄昊丹 贺洁
受保护的技术使用者：无锡硅动力微电子股份有限公司
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/5/25