1.一种原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:包括由单输出DAC中点采样模块、数字控制模块、电流检测模块、死区时间计算模块和PWM驱动模块构成的控制系统,所述控制系统与受控的同步整流原边反馈反激式变换器主拓扑形成闭环;单输出DAC中点采样模块在副边电流复位时间T r 的中点时刻,即T r /2时刻采样辅助绕组上的中点电压信号V sense (t mid )输出给数字控制模块,数字控制模块计算中点电压信号V sense (t mid )与系统预设的固定值V REF 的误差e(n)并利用比例和积分计算出PWM驱动模块的输入电压控制量V c (n)输出给PWM驱动模块,同时,数字控制模块根据误差e(n)大小给出原边电流采样电阻R cs 上的峰值电压的数字值V peak_d ,该数字值V peak_d 与原边电流采样电阻R cs 两端的电压V cs 一起输出给电流检测模块,电流检测模块使用纯数字的方式,通过单输出DAC中点采样模块间接采样并推算得到CCM情况下原边平均电流I mid_p 和副边平均电流I s (t mid )并将副边平均电流I s (t mid )作为输出信号输出给死区时间计算模块计算出副边同步整流管SR关断到原边开关管SW开启之间合理的死区时间t d ,PWM驱动模块在死区时间计算模块输出的死区时间t d 和数字控制模块输出的控制量V c (n)的共同控制下,产生占空比控制信号duty和duty_SR,分别控制原边开关管SW和副边同步整流管SR的开关,实现对同步整流原边反馈反激式电源CCM模式下死区时间的自动优化。
2.根据权利要求1所述的原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:所述单输出DAC中点采样模块用于在副边电流复位时间中点t mid ,采样得到辅助绕组上的中点电压信号V sense (t mid ),包括数模转换器DAC、三角波发生器、比较器CMP1、比较器CMP2、计数器和反馈量计算模块;辅助绕组上的电压信号V sense 作为输入信号分别连接比较器CMP1和CMP2的正端,比较器CMP1的负端连接三角波发生器输出的数字单斜波与数模转换器DAC输出的模拟参考电压两者叠加后得到的单斜坡数字波的电压信号V ref_slope ,比较器CMP2的负端连接零电压,比较器CMP1和CMP2分别输出反馈比较信号V ref_comp 和过零比较信号V zvs_comp 均连接至计数器,计数器根据反馈比较信号V ref_comp 和过零比较信号V zvs_comp 的高低电平变化,计数得到Δt r_half 与T r 的大小,Δt r_half 为单斜坡数字波V ref_slope 从起始电压V initial 位置上升到与辅助绕组上电压信号V sense 相交所需要的总时间,T r 为副边电流从峰值降低到最低点所需要的复位时间,反馈量计算模块输出反馈信号V ref_initial 连接三角波发生器和数模转换器DAC的输入端,根据Δt r_half 与T r 之间大小关系的不同,调整下一周期的单斜坡数字波起始电压V initial 的数字值,当辅助绕组上的电压信号V sense 与单斜坡数字波的电压信号V ref_slope 相等时,将此刻单斜坡数字波的电压信号V ref_slope 的值赋值给中点电压信号V sense (t mid ),作为本次开关周期内单输出DAC中点采样模块的输出信号输出。
3.根据权利要求1所述的原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:所述数字控制模块核心是PI控制,即比例积分控制,包括两个加法器、两个减法器、两个乘法器、两个寄存器以及运算放大器K p 、K i 和模式判断模块,数字控制模块的输入信号为单输出DAC中点采样模块采样得到的中点电压信号V sense (t mid ),数字控制模块的输出信号是原边电流采样电阻R cs 上峰值电压的数字值V peak_d 和控制量V c (n),系统预设的固定值V REF 与单输出DAC中点采样模块采样的中点电压信号V sense (t mid )经第一减法器相减得到误差e(n),误差e(n)分别输出给第一寄存器和模式判断模块,模式判断模块输出两路信号,一路是原边电流采样电阻R cs 上峰值电压的数字值V peak_d ,另一路是状态信号state,状态信号state一分为二,分别经过运算放大器K p 和K i 后经第一加法器求和后与误差e(n)经第一乘法器相乘,第一寄存器寄存的前一周期误差e(n-1)与运算放大器K p 的输出经第二乘法器相乘,第一乘法器相乘的结果在第二减法器中与第二乘法器相乘后的结果相减,相减的结果与第二寄存器寄存的前一周期控制信号V c (n-1)在第二加法器中相加,得到当前周期的控制信号V c (n),V c (n)再反馈给第二寄存器寄存,用于与第二加法器完成下一周期控制信号V c (n+1)的计算。
4.根据权利要求1所述的原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:所述电流检测模块包括一个单输入双输出的数模转换器DAC和两个比较器CMP3和CMP4以及原边电流时间计数模块和副边平均电流计算模块,数字控制模块输出的原边电流采样电阻R cs 上的峰值电压的数字值V peak_d 分别连接数模转换器DAC和副边平均电流计算模块,比较器CMP3的正端连接原边电流采样电阻R cs 两端的电压V cs ,负端连接数模转换器DAC输出的原边峰值电流对应于原边电流采样电阻上的电压模拟值V peak ,比较器CMP4的正端连接原边电流采样电阻R cs 两端的电压V cs ,负端连接原边峰值电流的k倍对应于原边电流采样电阻上的电压模拟值V peak_half ,V peak_half =k·V peak ,0<k<1,比较器CMP3和比较器CMP4分别输出比较信号V cmp3 和V cmp4 均连接至原边电流时间计数模块,原边电流时间计数模块包括两个计数器,该两个计数器的输入信号分别为比较器CMP3和CMP4的输出信号V cmp3 和V cmp4 ,根据V cmp3 和V cmp4 高低电平的变化,得出DCM情况下原边电流从零安培或者初始电流线性增加到峰值电流所需时间t a ,CCM情况下原边电流从零安培或初始电流线性增加到峰值电流的时间t b ,输出给副边平均电流计算模块,副边平均电流计算模块根据输入的时间信号t a 和t b ,以及数字控制模块输出的原边电流采样电阻R cs 上的峰值电压的数字值V peak_d ,将V peak_d 除以原边电流采样电阻R cs 的阻值,推出原边绕组电感峰值电流I peak_p 对应的数字量,并代入I s (t mid )的表达式:其中N p 和N s 分别为变压器原副边匝数,即得CCM情况下的副边平均电流I s (t mid )并将其输出。
5.根据权利要求1所述的原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:所述死区时间计算模块用于根据电流检测模块输出的副边平均电流I s (t mid )运用包括加法器、乘法器、除法器构成的计算链计算出副边同步整流管SR关断到原边开关管SW开启之间合理的死区时间t d :t d =K 1 +K 2 +K 3 +f(I s ) n=R ds ;上式中,U P 为密勒平台电压,U g 为副边同步整流管的栅极电压,R g 为副边同步整流管的栅极电阻,Q g 为副边同步整流管关断过程中栅极总耗散电荷量,Q gd 为副边同步整流管关断过程中密勒效应阶段的栅极耗散电荷量,Q gs 为副边同步整流管关断过程中U GS 由密勒平台电压U P 降至0阶段的门极耗散电荷量,I L 为负载电流,U DS 为副边同步整流管的输入电压,C rss 为副边同步整流管的反相传输电容,I s 为副边电流,U X 为实验测取量,U T 为副边同步整流管的阈值电压,R ds 为副边同步整流管的源漏电阻。
6.根据权利要求1所述的原边反馈反激电源CCM模式下的死区时间自动优化系统,其特征在于:所述PWM驱动模块包括一个含有RS触发器、比较器、数模转换器DAC和驱动电路的PWM驱动单元和一个包括比较器、反相器、D触发器和或门构成的逻辑电路,PWM驱动单元的输入信号为数字控制模块输出的控制量V c (n),PWM驱动单元的输出为原边开关管占空比控制信号duty和副边同步整流管占空比控制信号duty_SR1,其中,原边开关管占空比控制信号duty作为输出信号直接控制原边开关管,而产生的副边同步整流管占空比控制信号duty_SR1连接D触发器的时钟控制端,D触发器的D输入端连接反相器的输出端,反相器的输入端连接比较器的输出端,比较器的正输入端连接死区时间计算模块输出的死区时间t d ,比较器的负输入端连接零电压,D触发器的Q输出端和PWM驱动单元输出的副边同步整流管占空比控制信号duty_SR1分别连接或门的两个输入端,或门输出副边同步整流管占空比控制信号duty_SR控制副边同步整流管。