[發(fā)明專利]高精度平均輸出電流控制的恒定關斷時間控制方案

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710068436.4
• 申請日: 2007-05-08
• 公開（公告）號: CN101056058A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 魏其萃
• 申請（專利權）人: 魏其萃
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H03K17/28
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發(fā)明涉及降壓開關電源變換器拓撲結構。更具體地說，本發(fā)明涉及一種新的高精度控制方案用于控制降壓開關變換器的輸出平均電流。這開關變換器可用做可控制電流源在各種應用場合中使用。

背景技術

在已有開關電源控制方案中，有一種恒定關斷時間控制(如圖1所示)。它是用于產生開關電源的一系列脈寬調制脈沖控制信號并用于控制開關電源的功率開關。它使得開關電源的輸出平均電流能跟隨預定的控制信號。這種方案實現(xiàn)比較簡單，不需要附加的補償電路。但它使得開關電源的輸出平均電流精度依賴于開關電源的輸入輸出電壓，電路器件的精度及恒定關斷時間的精度。在一些低精度輸出要求場合，這種控制方案已廣泛使用。提高這種控制方案控制精度是拓寬這種控制方案使用范圍的前提。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種簡單高精度恒定關斷時間控制方案，它使得開關電源輸出的平均輸出電流獨立于開關電源的輸入輸出電壓，電路器件的精度及恒定關斷時間的精度。

本發(fā)明的高精度恒定關斷時間控制方案是由如下功能塊組成：產生預定的控制信號的參考源塊，檢測開關變換器的狀態(tài)變量并將其變換成與參考源塊輸出的信號相同形式信號的狀態(tài)檢測塊，用于檢測從參考源塊和狀態(tài)檢測塊輸出信號的平均差值并當平均差值歸零時輸出信號的誤差檢測及歸零塊，使恒定關斷時間受控于開關電源的輸入輸出電壓的可控恒定關斷時間塊。

以上所述誤差檢測及歸零塊是簡單到由一個基本操作組成并復雜到由各種操作功能組成。狀態(tài)檢測塊是簡單到由一檢測電阻組成和復雜到由各種操作功能組成。參考源塊是簡單到由一個基本操作組成并復雜到由各種操作功能組成?？煽睾愣P斷時間塊是簡單到為由一個基本操作組成并復雜到由各種操作功能組成。

本控制方案的若干功能塊及其組成如圖2所示，它們是：參考源塊，狀態(tài)檢測塊，誤差檢測及歸零塊，和可控恒定關斷時間塊。

為了比較參考電流和平均輸出電流在功率開關導通期間，狀態(tài)檢測塊的輸出V_iL與參考源塊的輸出V_REF在狀態(tài)檢測及歸零塊中檢測。當狀態(tài)檢測及歸零塊的輸出為零，功率開關截止并觸發(fā)可控恒定關斷時間塊。功率開關截止持續(xù)恒定關斷時間Toff。這樣功率開關導通截止周而復始。

在本發(fā)明控制方案中，包含在功率開關導通時部分電感電流中所有的信息，如變化速率，谷值，峰值以及瞬時平均電流充分使用。通常最容易檢測部分電感電流的方法是當功率開關導通時檢測功率開關電流。當電感電流是一高頻周期三角波，其平均電流等于在功率開關導通時部分電感電流的瞬時平均電流。因此本發(fā)明控制方案可以通過控制功率開關導通時部分電感電流的瞬時平均電流來控制降壓開關電源平均輸出電流。

在本發(fā)明控制方案中，部分電感電流的瞬時平均電流直接與預定的控制信號V_REF比較并使得部分電感電流的瞬時平均電流跟隨預定的控制信號。因此本發(fā)明控制方案可以使降壓開關電源平均輸出電流的精度獨立于開關電源的輸入輸出電壓，電路器件的精度及恒定關斷時間的精度。

附圖說明

圖1是已有恒定關斷時間控制方案用于控制降壓開關電源輸出電流。

圖2是本發(fā)明控制方案用于降壓開關電源基本的平均輸出電流控制方案方框圖。

圖3是本發(fā)明控制方案用于平均輸出電流控制方案具體實例方框圖。

圖4是圖3具體實例方框圖的時域波形圖。(CH1＝電感電流；CH2＝可復位積分器輸出；CH3＝輸出脈寬調制脈沖控制信號)。

圖5是本發(fā)明控制方案用于平均輸出電流控制方案另一具體實例方框圖。

具體實施方式

圖3為一具體本發(fā)明方案的方框圖。在方框圖中有若干個功能塊，預定的控制信號，加法器，可復位積分器，比較器，和恒定關斷時間Toff發(fā)生器。

當功率開關導通，電感電流增加。電感電流經(jīng)檢測電阻輸出相應的檢測電壓。該電壓與預定的控制信號電壓在加法器中相減。加法器的輸出是可復位積分器的輸入?？蓮臀环e分器的輸出如圖4所示。隨著電感電流增加，可復位積分器的輸出由零變負并由負變零。當可復位積分器的輸出由負變零，比較器動作而觸發(fā)可控恒定關斷時間Toff發(fā)生器。這可控恒定關斷時間Toff發(fā)生器的輸出使可復位積分器復位。這使得功率開關關斷并且功率開關截止持續(xù)恒定關斷時間Toff。功率開關截止持續(xù)經(jīng)過恒定關斷時間Toff之后，功率開關導通而周而復始重復開關過程。電感電流的瞬時平均電流是通過加法器和可復位積分器與預定的控制信號比較。當電感電流的瞬時平均電流等于預定的控制信號，可復位積分器的輸出由負變零而使得功率開關關斷。