本發(fā)明涉及dc-dc變換器領(lǐng)域，具體是一種dc-dc變換器的占空比匹配控制電路。

背景技術(shù)：

1、dc-dc變換器的應(yīng)用十分廣泛，在中大功率場(chǎng)合常見的拓?fù)錇榘霕蚝腿珮蚧蚱溲苌負(fù)湫问?，可以?shí)現(xiàn)變壓器雙向勵(lì)磁提高變壓器利用率同時(shí)實(shí)現(xiàn)電氣隔離，通過控制半橋或全橋開關(guān)管的占空比實(shí)現(xiàn)輸出電壓或輸出電流的調(diào)節(jié)。當(dāng)輸出過載或短路時(shí)，需要盡快減小開關(guān)管的占空比限制最大電流值，以免磁性器件飽和或器件損壞。由于過載或短路時(shí)電路中的電流在很短時(shí)間內(nèi)即會(huì)增加到很高的值，因此限流電路的響應(yīng)速度必須要足夠快，通常的實(shí)現(xiàn)方法是檢測(cè)變壓器或開關(guān)管的電流值，送入比較器和一個(gè)預(yù)設(shè)的電流限值進(jìn)行比較，當(dāng)電流值超過限值立即關(guān)閉當(dāng)前開關(guān)管并保持到下個(gè)開關(guān)周期的開啟時(shí)刻，下個(gè)開關(guān)周期開關(guān)管會(huì)再次開啟，如果電流仍然會(huì)超過限值則會(huì)再次關(guān)閉驅(qū)動(dòng)。該方法通常稱作逐周期限流，即開關(guān)管的每個(gè)導(dǎo)通周期都會(huì)檢測(cè)和限制電流，并在下個(gè)開關(guān)周期重新開啟開關(guān)管，該方法既保證了變換器每個(gè)開關(guān)周期都持續(xù)工作，又限制了電流不超過限值，是一種可靠的限流方法。

2、由于半橋和全橋及其衍生拓?fù)湫问降拈_關(guān)管通常為一對(duì)或若干對(duì)，以使變壓器可以正負(fù)半周雙向勵(lì)磁工作提高利用率，因此變壓器的正半周和負(fù)半周的總時(shí)間才是一個(gè)完整的開關(guān)周期。由于變壓器的固有特性，需要保持變壓器的正半周和負(fù)半周的伏秒平衡，否則變壓器會(huì)逐漸朝正方向或負(fù)方向不斷積累勵(lì)磁能量，最終會(huì)導(dǎo)致變壓器飽和進(jìn)而導(dǎo)致變換器損壞。在該類型拓?fù)渲?，使用逐周期限流控制時(shí)會(huì)檢測(cè)變壓器或開關(guān)管的電流值，當(dāng)正半周過流時(shí)關(guān)閉正半周對(duì)應(yīng)的開關(guān)管，當(dāng)負(fù)半周過流時(shí)關(guān)閉負(fù)半周對(duì)應(yīng)的開關(guān)管，該方法與常規(guī)逐周期限流方法一致。

3、現(xiàn)有的上述方法雖然可以保證正半周和負(fù)半周均不會(huì)超過限流值，但無法保證正半周和負(fù)半周的占空比相同。當(dāng)正負(fù)半周的占空比偏差較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致半橋類拓?fù)涞碾娙葜悬c(diǎn)電壓偏離中心值或全橋類拓?fù)涞母糁彪娙蓦妷荷?，如果偏離到超出變換器的偏壓承受極限就會(huì)導(dǎo)致變壓器逐漸飽和或器件電壓過應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致變換器異?；驌p壞；為了提高該應(yīng)用場(chǎng)景的可靠性，通常是限制逐周期過流的次數(shù)或增大隔直電容值。使用限制逐周期過流次數(shù)的方法是當(dāng)過流達(dá)到一定的次數(shù)后直接關(guān)閉變換器，然后重新啟動(dòng)變換器，該方法會(huì)影響變換器的持續(xù)輸出能力和負(fù)載切換時(shí)的過渡能力。使用增大隔直電容值的方法會(huì)增加變換器的體積，在很多應(yīng)用場(chǎng)景中難以實(shí)現(xiàn)，尤其在高壓或大電流應(yīng)用場(chǎng)景下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種dc-dc變換器的占空比匹配控制電路，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種dc-dc變換器的占空比匹配控制電路，包括時(shí)鐘發(fā)生電路、第一鋸齒載波發(fā)生電路、第二鋸齒載波發(fā)生電路、第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、逐周期限流電路、第一占空比匹配邏輯電路和第二占空比匹配邏輯電路；

4、所述時(shí)鐘發(fā)生電路包括觸發(fā)器rsd、與門and5和與門and6，觸發(fā)器rsd的端口c與時(shí)鐘信號(hào)clk連接，時(shí)鐘信號(hào)clk分別和與門and5的一個(gè)輸入端、與門and6的一個(gè)輸入端連接，觸發(fā)器rsd的端口q和與門and5的另一個(gè)輸入端連接，與門and5輸出端輸出時(shí)鐘信號(hào)clk1；觸發(fā)器rsd的端口d、觸發(fā)器rsd的端口和與門and6的另一個(gè)輸入端連接，與門and6輸出端輸出時(shí)鐘信號(hào)clk2；

5、所述逐周期限流電路包括比較器cmp3，比較器cmp3的正向輸入端與信號(hào)iprim連接，比較器cmp3的負(fù)向輸入端與信號(hào)ilimit連接，信號(hào)ilimit由電壓源vcc提供；比較器cmp3的輸出端輸出信號(hào)會(huì)觸發(fā)cbc；

6、所述第一鋸齒載波發(fā)生電路包括比較器cmp1、電容c1和控制開關(guān)s1，比較器cmp1的正向輸入端與調(diào)制載波信號(hào)vcomp連接，比較器cmp1的負(fù)向輸入端與斜坡信號(hào)ramp1連接；

7、基準(zhǔn)電流源iref1的輸出端與比較器cmp1的負(fù)向輸入端連接，基準(zhǔn)電流源iref1的輸入端接地；

8、電容c1的一端與比較器cmp1的負(fù)向輸入端連接，電容c1的另一端接地；

9、控制開關(guān)s1并聯(lián)在電容c1的兩端，控制開關(guān)s1的控制端與二極管d1負(fù)極連接，二極管d1的正極與時(shí)鐘發(fā)生電路中的時(shí)鐘信號(hào)clk1連接，時(shí)鐘信號(hào)clk1控制控制開關(guān)s1的開關(guān)閉合；

10、所述第二鋸齒載波發(fā)生電路包括比較器cmp2、電容c2和控制開關(guān)s2，比較器cmp2的正向輸入端也與調(diào)制載波信號(hào)vcomp連接，比較器cmp2的負(fù)向輸入端與斜坡信號(hào)ramp2連接；

11、基準(zhǔn)電流源iref2的輸出端與比較器cmp2的負(fù)向輸入端連接，基準(zhǔn)電流源iref2的輸入端接地；

12、電容c2的一端與比較器cmp2的負(fù)向輸入端連接，電容c2的另一端接地；

13、控制開關(guān)s2并聯(lián)在電容c2的兩端，控制開關(guān)s2的控制端與二極管d2負(fù)極連接，二極管d2的正極與時(shí)鐘發(fā)生電路中的時(shí)鐘信號(hào)clk2連接，時(shí)鐘信號(hào)clk2控制控制開關(guān)s2的開關(guān)閉合；

14、所述第一占空比匹配邏輯電路包括與門and1、與門and3、鎖存器rs3、比較器cmp4、第一采樣保持電路；

15、與門and1的一個(gè)輸入端與逐周期限流電路中比較器cmp3的輸出端連接，與門and1的另一個(gè)輸入端與時(shí)鐘發(fā)生電路中的觸發(fā)器rsd的端口q連接；與門and1的輸出端同時(shí)與鎖存器rs3的端口s、第一采樣保持電路連接；

16、第一采樣保持電路的輸入端與斜坡信號(hào)ramp1連接，第一采樣保持電路的輸出端和比較器cmp4的負(fù)向輸入端連接，比較器cmp4的正向輸入端與斜坡信號(hào)ramp2連接，比較器cmp4輸出端與門and3的一端輸入端連接；第一采樣保持電路的輸出端輸出信號(hào)vsh1；

17、鎖存器rs3的端口r與時(shí)鐘發(fā)生電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)clk1連接，鎖存器rs3的端口q和與門and3的另一端輸入端連接；

18、所述第二占空比匹配邏輯電路包括與門and2、與門and4、鎖存器rs4、比較器cmp5、第二采樣保持電路；

19、與門and2的一個(gè)輸入端與逐周期限流電路中比較器cmp3的輸出端連接，與門and1的另一個(gè)輸入端與時(shí)鐘發(fā)生電路中的觸發(fā)器rsd的端口接；與門and1的輸出端同時(shí)與鎖存器rs4的端口s、第二采樣保持電路連接；

20、第二采樣保持電路的輸入端與斜坡信號(hào)ramp2連接，第二采樣保持電路的輸出端和比較器cmp5的負(fù)向輸入端連接，比較器cmp5的正向輸入端與斜坡信號(hào)ramp1連接，比較器cmp5輸出端和與門and4的一端輸入端連接；第二采樣保持電路的輸出端輸出信號(hào)vsh2；

21、鎖存器rs3的端口r與時(shí)鐘發(fā)生電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)clk2連接，鎖存器rs4的端口q和與門and4的另一端輸入端連接；

22、所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路包括三輸入或門or1和鎖存器rs1；三輸入或門or1的第一輸入端與第一鋸齒載波發(fā)生電路中的比較器cmp1的輸出端連接，三輸入或門or1的第二輸入端與逐周期限流電路中比較器cmp3的輸出端連接，三輸入或門or1的第三輸入端與第二占空比匹配邏輯電路中的與門and4的輸出端連接；三輸入或門or1的輸出端與鎖存器rs1的端口r連接；

23、鎖存器rs1的端口s和時(shí)鐘發(fā)生電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)clk1連接，鎖存器rs1的端口q與二極管d3的正極連接，二極管d3的負(fù)極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)g1；

24、所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路包括三輸入或門or2和鎖存器rs2；三輸入或門or2的第一輸入端與第二鋸齒載波發(fā)生電路中的比較器cmp2的輸出端連接，三輸入或門or1的第二輸入端與逐周期限流電路中比較器cmp3的輸出端連接，三輸入或門or1的第三輸入端與第一占空比匹配邏輯電路中的與門and3的輸出端連接；三輸入或門or1的輸出端與鎖存器rs2的端口r連接；

25、鎖存器rs2的端口s和時(shí)鐘發(fā)生電路的輸出時(shí)鐘信號(hào)clk2連接，鎖存器rs2的端口q與二極管d4的正極連接，二極管d4的負(fù)極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)g2。

26、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的信號(hào)iprim為變壓器的電流波形信號(hào)。

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述的信號(hào)ilimit為電流限值信號(hào)。

28、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述時(shí)鐘信號(hào)clk為pwm控制的時(shí)鐘信號(hào)，為變換器一個(gè)完整開關(guān)頻率的二倍，時(shí)鐘信號(hào)clk1和時(shí)鐘信號(hào)clk2為時(shí)鐘信號(hào)clk信號(hào)的二分頻且交錯(cuò)180°的時(shí)鐘信號(hào)。

29、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述斜坡信號(hào)ramp1和斜坡信號(hào)ramp2為兩路交錯(cuò)180°的鋸齒載波，與時(shí)鐘信號(hào)clk1和時(shí)鐘信號(hào)clk2的時(shí)序?qū)?yīng)。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

31、本發(fā)明利用采樣保持電路、比較電路以及組合邏輯電路，在變換器進(jìn)入逐周期限流時(shí)采樣保持當(dāng)前半周逐周期限流的占空比值，并通過相應(yīng)邏輯電路將該占空比值復(fù)制到另一半周，且該功能僅對(duì)當(dāng)前周期生效，下一個(gè)開關(guān)管周期重新檢測(cè)過流狀態(tài)，防止占空比復(fù)制影響變換器的正?？刂坪凸ぷ?。該方法使得變換器的兩路開關(guān)管驅(qū)動(dòng)的占空比實(shí)現(xiàn)匹配，減少兩路占空比的偏差，使一個(gè)完整開關(guān)周期內(nèi)的正負(fù)半周導(dǎo)通時(shí)間相等，保持變壓器的伏秒平衡，防止磁性器件飽和和器件電壓過應(yīng)力，且無需增加主功率電路器件，可以提高變換器的可靠性和持續(xù)輸出能力，提高負(fù)載適應(yīng)性。