[實用新型]開關電源的恒功率控制裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920079963.X
• 申請日: 2009-04-01
• 公開（公告）號: CN201417403Y
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設計）人: 許建平;陸文杭;秦明
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G05F1/66
• 分類號: G05F1/66;G05B11/01;H02M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本實用新型涉及開關電源的控制，尤其是恒功率控制裝置的制造領域。

背景技術

傳統(tǒng)恒功率控制技術作為一種開關電源控制方法，根據(jù)實現(xiàn)方式的不同可以分為模擬和數(shù)字兩種方式。目前大量應用于HID電子鎮(zhèn)流器、電池充電器等設備中。其基本控制思想是：控制電路檢測負載電壓值和電流值，通過運算電路計算負載消耗的功率，并將其與基準值進行比較，比較結(jié)果用于產(chǎn)生控制信號，最終通過調(diào)節(jié)開關管驅(qū)動信號的占空比實現(xiàn)對輸出功率的控制。其基本特征為：檢測負載電壓值及電流值，通過反饋補償網(wǎng)絡調(diào)節(jié)開關管驅(qū)動脈沖的占空比，并最終控制輸出功率。

數(shù)字控制技術在HID電子鎮(zhèn)流器中得到了應用，終端微處理器可以提供乘法計算功能，因此它具有很好的控制精度。同時微處理器還可以提供各種保護功能，如短路、斷路、熱啟動等。但是微處理器及各種A/D轉(zhuǎn)換芯片高昂的價格限制了它在小功率電子鎮(zhèn)流器中的應用。目前，開關電源的數(shù)字控制更多的只是作為啟動，監(jiān)控和保護等輔助性功能，在真正的閉環(huán)控制中，數(shù)字控制應用較少。主要原因為：一，目前廉價的微控制器還缺乏足夠高的處理能力和速度，導致系統(tǒng)的帶寬很窄，從而影響整個系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性，因此很難對典型的開關電源進行完整的數(shù)字閉環(huán)控制；第二，雖然目前DSP技術已經(jīng)成熟到能夠用于UPS系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)、功率因數(shù)校正離線電源、隔離型DC-DC變換器、微處理器電源等應用中，但閉環(huán)控制需要性能更高的控制器，成本較高。數(shù)字控制實現(xiàn)恒功率控制采用電壓電流的乘積，能真實反應功率增量，并且不受燈管輸入阻抗變化的影響。然而數(shù)字環(huán)路往往是基于DSP實現(xiàn)的，受DSP處理速度的影響，其瞬態(tài)性能遜于模擬控制電路(尤其在啟動至穩(wěn)定階段)。

當采用模擬控制時，如何實現(xiàn)燈功率的精確控制仍然是一個比較困難的問題。采用模擬控制實現(xiàn)恒功率控制的經(jīng)典方法是拋物線近似恒功率控制法，控制精度浮動±5％左右。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種開關電源的恒功率控制裝置，使之能克服現(xiàn)有技術的以上缺點。

本實用新型采取的技術方案是：

開關電源的恒功率控制裝置，由直流電源、由開關管D與電容C及負載構(gòu)成的負載單元以及連接在直流電源和負載單元間的控制單元組成。控制單元通過耦合電路與負載單元連接：采集電感電流值的電流檢測器通過比較器和RS觸發(fā)器與開關管D驅(qū)動電路相連接。

采用本實用新型的結(jié)構(gòu)，采用該控制裝置，開關變換器功率控制精度高，控制電路結(jié)構(gòu)簡單，且具有優(yōu)良的抗輸入電壓擾動及負載擾動的能力。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例1的電感電流及脈沖信號仿真波形圖。

圖3為本實用新型實施例1的輸出功率仿真波形圖。

圖4為本實用新型實施例2的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型實施例2的變壓器電感電流及驅(qū)動脈沖仿真波形圖。

圖6為本實用新型實施例2的輸出功率仿真波形圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

圖1可看出本實用新型的一種具體實施方式：該新型恒功率控制裝置應用于工作在電感電流斷續(xù)模式下的Buck-Boost變換器。由直流電源、由開關管D與電容C及負載構(gòu)成的負載單元以及連接在直流電源和負載單元間的控制單元組成。控制單元通過耦合電路與負載單元連接：采集電感電流值的電流檢測器(16)通過比較器(14)和RS觸發(fā)器(12)與開關管D驅(qū)動電路(11)相連接。電流檢測采用阻抗檢測法，耦合電路由電感L和電阻R構(gòu)成。電流檢測器(16)采集電阻R上的電壓。

在一個周期開始時刻，觸發(fā)脈沖(13)使得RS觸發(fā)器(12)置位，RS觸發(fā)器(12)輸出高電平，通過驅(qū)動電路(11)控制開關管D導通。同時電流檢測器(16)實時采集電感L上的電流值，將其送入電流比較器(14)，與基準電流值(15)I_ref做比較，比較結(jié)果送入RS觸發(fā)器(12)。如果電流采樣值大于基準值I_ref，則電流比較器(14)輸出高電平，使RS觸發(fā)器(12)清零，RS觸發(fā)器(12)輸出低電平，通過驅(qū)動電路(11)控制開關管D關斷。反之如果電流采樣值小于基準值I_ref，則電流比較器輸出低電平，RS觸發(fā)器不動作。下一個周期來臨之后重復上述過程。