多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法
【專利摘要】本申請公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，包括：前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路；所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出；所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。該預偏置電路通過檢測電源狀態(tài)，并在預設狀態(tài)下產生預偏置信號，控制輸出級變換器的整流管驅動開關電路，從而不使電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖或跌落，使輸出能量不會倒灌，避免了電源模塊的損壞、失效。
【專利說明】多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法

【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及電源電路【技術領域】，尤其涉及功放電源中多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法。

【背景技術】
[0002]多級聯(lián)變換器廣泛應用于輸出電壓較高的功放電源中，它具有開關MOS管電壓應力好，熱分布均勻，負載瞬變特性好，效率高等優(yōu)點。
[0003]但是，對于高壓輸出并采用同步整流模塊存在一個比較大的缺點，電源模塊在開機和關機過程中，由于電源模塊輸出電容一般比較大，當電源模塊輸出空載時，電源模塊輸出電容的電能很難放掉(輸出電壓越高，輸出電容上的能量越大)，當電源模塊輸出電容上的電能沒有放掉時，電源模塊在這時啟動電容上的電能會通過模塊輸出往電源模塊內部流的過程，稱為能量倒灌，如果能量倒灌嚴重則會導致電源模塊損壞、失效。


【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法，以克服現(xiàn)有技術中，電源開機或關機過程中輸出能量倒灌導致電源模塊損壞、失效的問題。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供以下技術方案:
[0006]一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，包括:前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路；
[0007]所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出；
[0008]所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。
[0009]優(yōu)選的，所述前級變換器為隔離或非隔離拓撲結構的變換器。
[0010]優(yōu)選的，所述前級變換器為一級聯(lián)變換器或多級聯(lián)變換器。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述前級變換器為變占空比變換器。
[0012]優(yōu)選的，所述輸出級變換器為固定占空比且無輸出濾波電感的變換器。
[0013]優(yōu)選的，所述預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。
[0014]一種多級聯(lián)變換器預偏置方法，包括:
[0015]檢測電源模塊的狀態(tài)；
[0016]當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時，產生預偏置信號；
[0017]利用所述預偏置信號驅動電源模塊的開關電路。
[0018]優(yōu)選的，所述預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。
[0019]由以上技術方案可知，本申請公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法，包括:前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路；所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出；所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。該預偏置電路通過檢測電源狀態(tài)，并在預設狀態(tài)下產生預偏置信號，控制輸出級變換器的整流管驅動開關電路，從而不使電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖或跌落，使輸出能量不會倒灌，避免了電源模塊的損壞、失效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本申請實施例一公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置電路結構示意圖；
[0022]圖2為本申請實施例二公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置電路具體結構圖；
[0023]圖3為本申請實施例二公開的電路結構圖對應的電路連接圖；
[0024]圖4為本申請實施例三公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置方法流程圖。

【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]為克服現(xiàn)有技術中，電源開機或關機過程中輸出能量倒灌導致電源模塊損壞、失效的問題，本發(fā)明提供了多級聯(lián)變換器預偏置電路及預偏置方法，具體方案如下:
[0027]實施例一
[0028]本申請實施例一提供了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，如圖1所示，圖1為本申請實施例一公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置電路結構示意圖，該預偏置電路包括:前級變換器101、與前級變換器101相連的輸出級變換器102、電源模塊控制芯片103和電源模塊預偏置電路104。
[0029]電源模塊控制芯片103為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出。電源模塊控制芯片還可以通過檢測的電源模塊的輸入輸出來調節(jié)前級變換器占空比，通過外部檢測來實現(xiàn)欠壓、過流等保護。
[0030]電源模塊預偏置電路104用于根據電源模塊控制芯片103的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當電源模塊的狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用預偏置信號控制輸出級變換器102的整流管驅動開關電路。
[0031]前級變換器的輸入端即為電源模塊的輸入端，輸出級變換器的輸出端即為電源模塊的輸出端，當電源模塊在進行開機或關機時，會有電壓的變化，此時電源模塊控制芯片檢測到電源模塊的狀態(tài)，產生引腳電壓的變化，電源預偏置電路根據電源控制芯片引腳電壓生成預偏置信號，預偏置信號通過輸出級變換器內的電路進行傳輸，然后輸出級變換器的整流管驅動開關電路。由于是副邊整流管的體二極管整流切換到同步整流，所以不會導致電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大的過沖或跌落，避免了輸出能量的倒灌。
[0032]由以上方案可知，本申請實施例一公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，包括:前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路；所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出；所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。該預偏置電路通過檢測電源狀態(tài)，并在預設狀態(tài)下產生預偏置信號，控制輸出級變換器的整流管驅動開關電路，從而不使電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖或跌落，使輸出能量不會倒灌，避免了電源模塊的損壞、失效。
[0033]實施例二
[0034]在實施例一的基礎上，本申請實施例二提拱了另一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，包括:前級變換器、與前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路。
[0035]電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出。電源模塊控制芯片還可以通過檢測的電源模塊的輸入輸出來調節(jié)前級變換器占空比，通過外部檢測來實現(xiàn)欠壓、過流等保護。
[0036]電源模塊預偏置電路用于根據電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當電源模塊的狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用預偏置信號控制輸出級變換器的整流管驅動開關電路。其中，預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。
[0037]其中，前級變換器可以為隔離拓撲結構的變換器或非隔離拓撲結構的變換器，也可以為一級聯(lián)變換器或多級聯(lián)變換器，在此不做限定。需要說明的是，該預偏置電路需要為前級變換器為變占空比變換器，輸出級變換器為固定占空比且無輸出濾波電感的變換器構成的預偏置電路。由于輸出級變換器無輸出濾波電感，所以輸出級變換器無續(xù)流過程，當輸出級變換器從二極管整流直接切換到同步整流時，不會出現(xiàn)占空比突變，從而電源模塊輸出不會出現(xiàn)大的跌落或過沖。
[0038]具體的，開關電源有很多基礎拓撲結構，例如正激，反激，BUCK，推挽，半橋，全橋等，多級聯(lián)變換器是由兩個以上(包括兩個)基礎拓撲通過串聯(lián)組成的新的電源拓撲；如果此基礎開關電源拓撲輸出為電源模塊最終輸出，則此基礎開關電源拓撲為電源的輸出級，此開關電源除輸出級以外的基礎拓撲都成為前級。
[0039]本申請實施例二公開了一種BUCK+推挽兩級變換器的多級聯(lián)變換器預偏置電路的示例，即以BUCK變換器作為前級變換器、以推挽作為輸出級變換器的預偏置電路，BUCK是非隔離的降壓的開關電源拓撲結構，推挽是隔離的開關電源拓撲結構，BUCK和推挽串聯(lián)之后開關電源拓撲就稱之為兩級變換。如圖2和圖3所示，圖2為本申請實施例二公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置電路具體結構圖，圖3為本申請實施例二公開的電路結構圖對應的電路連接圖。
[0040]圖2所示的為一個前級為變占空比的BUCK變換器，輸出級為50 %固定占空比的推挽的兩級變換器預偏置電路結構圖，圖3為圖2所示的預偏置電路對應的電路連接圖。電源模塊在每次開機時，電源模塊控制芯片緩啟動腳SS的電壓從OV慢慢上升到5V，SS通過Rl對Cl充電，5V基準Vref通過R2，R3分壓到DlB的6腳；模塊在起機過程，即電源模塊輸出從OV建立到No的整個過程中可以保證DlB的6腳電壓大于其5腳的電壓，使得模塊在起機過程中DlB的7腳輸出為低電平；此時傳送光耦D2的原邊二極管導通，導致驅動器D3的EN腳為高電平，需要說明的是，當D3的EN腳為高電平時，不管ina、inb腳的輸入為什么，outa, outb腳都為低電平，這就使得副邊整流管VT5，VT6靠體二極管整流，而副邊二極管整流時，輸出能量不會倒灌，這樣就實現(xiàn)了起機預偏置功能，當SS通過Rl對Cl充電電壓大于DlB的6腳電壓時，此時保證模塊已起機完成，副邊整流管VT5，VT6的體二極管整流將切換到同步整流，由于第二級為固定占空比變換器，副邊整流管VT5，VT6的體二極管整流切換到同步整流就不會導致電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖和跌落。
[0041]在圖2、圖3所示的實例中，電源模塊在每次關機時，電源模塊控制芯片緩啟動腳SS的電壓從5V很快降到0V，Cl通過VDl很快實現(xiàn)放電，5V基準Vref通過R2，R3分壓到DlB的6腳；模塊在關機過程中DlB的6腳電壓大于5腳電壓，使得模塊在起機過程，即電源模塊輸出從Vo建立到OV的整個過程中DlB的7腳輸出為低電平；此時傳遞光耦D2的原邊二極管導通，導致驅動器D3的EN腳為高電平，當D3的EN腳高電平時，不管ina、inb腳的輸入為什么outa，outb腳都為低電平，這就使得模塊關機時副邊MOSFET管的體二極管整流，而副邊二極管整流時，輸出能量不會倒灌，這樣就實現(xiàn)了關機預偏置功能。
[0042]在此，需要說明的是，上述的體二極管即為VT5，VT6這兩個MOS管內部集成的二極管。
[0043]由以上方案可知，本申請實施例二公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，包括:前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路；所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出；所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。該預偏置電路通過檢測電源狀態(tài)，并在預設狀態(tài)下產生預偏置信號，控制輸出級變換器的整流管驅動開關電路，從而不使電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖或跌落，使輸出能量不會倒灌，避免了電源模塊的損壞、失效。
[0044]實施例三
[0045]本申請實施例三公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置方法，如圖4所示，圖4為本申請實施例三公開的一種多級聯(lián)變換器預偏置方法流程圖。該方法包括:
[0046]S401:檢測電源模塊的狀態(tài)。
[0047]具體的，采用電源模塊控制芯片電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出。電源模塊預偏置電路根據電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，判斷電源模塊是否要開機或關機。
[0048]S402:當電源模塊的狀態(tài)為預設狀態(tài)時，產生預偏置信號。
[0049]預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。當電源模塊預偏置電路檢測到電源模塊的狀態(tài)為開機狀態(tài)或者關機狀態(tài)時產生預偏置信號，并經過輸出級變換器電路進行傳輸。
[0050]S403:利用預偏置信號驅動開關電路。
[0051]其中，前級變換器可以為隔離拓撲結構的變換器或非隔離拓撲結構的變換器，也可以為一級聯(lián)變換器或多級聯(lián)變換器，在此不做限定。需要說明的是，該預偏置電路需要為前級變換器為變占空比變換器，輸出級變換器為固定占空比且無輸出濾波電感的變換器構成的預偏置電路。由于輸出級變換器無輸出濾波電感，所以輸出級變換器無續(xù)流過程，當輸出級變換器從二極管整流直接切換到同步整流時，不會出現(xiàn)占空比突變，從而電源模塊輸出不會出現(xiàn)大的跌落或過沖。
[0052]具體的，開關電源有很多基礎拓撲結構，例如正激，反激，BUCK，推挽，半橋，全橋等，多級聯(lián)變換器是由兩個以上(包括兩個)基礎拓撲通過串聯(lián)組成的新的電源拓撲；如果此基礎開關電源拓撲輸出為電源模塊最終輸出，則此基礎開關電源拓撲為電源的輸出級，此開關電源除輸出級以外的基礎拓撲都成為前級。
[0053]預偏置信號通過輸出級變換器的整流管驅動開關電路，實現(xiàn)電源模塊開機或關機過程中輸出級變換器為二極管整流，正常工作后，輸出級變換器直接切換到同步整流，來實現(xiàn)模塊開機和關機的預偏置功能，而不會導致電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖和跌落。
[0054]由以上方案可知，本申請實施例三公開了一種多級聯(lián)變換器預偏置方法，包括檢測電源模塊的狀態(tài)；當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時，產生預偏置信號；利用所述預偏置信號驅動電源模塊的開關電路，其中，所述預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。該預偏置方法通過檢測電源狀態(tài)，并在預設狀態(tài)下產生預偏置信號，從而控制輸出級變換器的整流管驅動電源模塊的開關電路，從而不使電源模塊輸出電壓出現(xiàn)很大過沖或跌落，使輸出能量不會倒灌，避免了電源模塊的損壞、失效。
[0055]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0056]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0057]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，包括:前級變換器、與所述前級變換器相連的輸出級變換器、電源模塊控制芯片和電源模塊預偏置電路； 所述電源模塊控制芯片為電源模塊的控制中心，能夠檢測電源模塊的輸入和輸出； 所述電源模塊預偏置電路用于根據所述電源模塊控制芯片的引腳電壓來檢測電源模塊的狀態(tài)，當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時產生預偏置信號，并利用所述預偏置信號控制所述輸出級變換器的整流管驅動開關電路。
2.根據權利要求1所述的多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，所述前級變換器為隔離或非隔離拓撲結構的變換器。
3.根據權利要求1所述的多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，所述前級變換器為一級聯(lián)變換器或多級聯(lián)變換器。
4.根據權利要求1所述的多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，所述前級變換器為變占空比變換器。
5.根據權利要求1所述的多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，所述輸出級變換器為固定占空比且無輸出濾波電感的變換器。
6.根據權利要求1所述的多級聯(lián)變換器預偏置電路，其特征在于，所述預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。
7.一種多級聯(lián)變換器預偏置方法，其特征在于，包括: 檢測電源模塊的狀態(tài)； 當所述狀態(tài)為預設狀態(tài)時，產生預偏置信號； 利用所述預偏置信號驅動電源模塊的開關電路。
8.根據權利要求7所述的多級聯(lián)變換器預偏置方法，其特征在于，所述預設狀態(tài)包括:開機狀態(tài)或關機狀態(tài)。
【文檔編號】H02M1/32GK104201893SQ201410482719
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權日:2014年9月19日
【發(fā)明者】尹德材, 劉孝臣 申請人:北京新雷能科技股份有限公司, 深圳市雷能混合集成電路有限公司