[發(fā)明專利]開關(guān)電源單環(huán)定頻滯環(huán)控制方法及其裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010133393.5
• 申請(qǐng)日: 2010-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101814834A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦明;許建平;王金平;張斐;周國(guó)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155;H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源的控制方法及其裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)，微處理器、通訊設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療器械、電動(dòng)車輛等都廣泛采用高性能直流開關(guān)電源作為其供電設(shè)備。

開關(guān)電源系統(tǒng)一般由功率主電路和控制電路組成。功率主電路(即開關(guān)變換器)主要包括開關(guān)管、整流濾波電路、隔離變壓器等；開關(guān)變換器的拓?fù)漕愋陀蠦uck、Boost、Flyback、Full-Bridge等?？刂齐娐?即控制器)用于檢測(cè)功率主電路的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)控制開關(guān)管，調(diào)節(jié)傳遞給負(fù)載的電量以保證輸出穩(wěn)定?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)和工作原理由電源系統(tǒng)所采用的控制方法決定。目前，開關(guān)變換器電路部分經(jīng)過多年發(fā)展已日趨成熟，控制方法和與控制方法相關(guān)的控制電路則成為影響電源性能的關(guān)鍵。

高性能微處理器、超大規(guī)模集成電路等用電設(shè)備對(duì)開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)能力提出了越來越高的要求，電壓型、電流型等傳統(tǒng)的控制技術(shù)由于控制環(huán)路中存在補(bǔ)償延遲環(huán)節(jié)，瞬態(tài)性能難以進(jìn)一步提高。滯環(huán)控制是一種將變換器輸出電壓V_o限制在以基準(zhǔn)電壓V_ref為中心的滯環(huán)內(nèi)的電源控制方法，其控制原理是：當(dāng)輸出電壓V_o在某時(shí)刻下降到滯環(huán)下限V_L(V_L＜V_ref)時(shí)，控制開關(guān)管導(dǎo)通，電感充電，輸出電壓上升；當(dāng)輸出電壓V_o上升至滯環(huán)上限V_H(V_H＞V_ref)時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，電感放電，輸出電壓下降，這一狀態(tài)將保持到輸出電壓再次下降到滯環(huán)下限，隨后開始下一個(gè)開關(guān)周期。滯環(huán)控制電路中沒有延遲環(huán)節(jié)，因此具有很快的瞬態(tài)響應(yīng)速度。但是，滯環(huán)控制屬于變頻控制方法，變換器的工作狀態(tài)會(huì)影響開關(guān)頻率，這會(huì)給變換器濾波電路設(shè)計(jì)、EMI抑制等方面帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)電源的控制方法，采用該控制方法的變換器開關(guān)頻率固定，瞬態(tài)性能良好，控制電路僅需要檢測(cè)變換器輸出電壓且不需要補(bǔ)償環(huán)節(jié)，適用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是：

開關(guān)電源的單環(huán)定頻滯環(huán)控制方法，由變換器TD和控制器組成的控制裝置實(shí)現(xiàn)單環(huán)定頻滯環(huán)控制，控制器包括電壓檢測(cè)電路VCC、比較器AC、時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器CPG、觸發(fā)器FF、驅(qū)動(dòng)電路DR；其控制方法包括：

在某一個(gè)開關(guān)周期起始的t₀時(shí)刻，開關(guān)管導(dǎo)通，開關(guān)變換器輸出電壓V_o上升；當(dāng)V_o上升至基準(zhǔn)電壓V_ref時(shí)，開關(guān)管繼續(xù)保持開通狀態(tài)；當(dāng)V_o上升至V_ref+V_E時(shí)(V_E為預(yù)設(shè)的固定電壓值，V_E＞0)，開關(guān)管關(guān)斷，V_o隨之下降；隨后，在t₀+T時(shí)刻，再次開通開關(guān)管，變換器進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期進(jìn)行工作。

顯然，上面所述的控制方法(為敘述便利我們稱之第一種具體作法)中，控制器控制變換器輸出電壓紋波的峰值。與之對(duì)稱的是，當(dāng)控制器控制變換器輸出電壓紋波的谷值時(shí)，采用的方法與以上所述方法具有對(duì)等的邏輯順序，其具體的控制方法(稱之第二種具體作法)可表達(dá)為：

在某一個(gè)開關(guān)周期起始的t₀時(shí)刻，開關(guān)管關(guān)斷，開關(guān)變換器輸出電壓V_o下降；當(dāng)V_o下降至基準(zhǔn)電壓V_ref時(shí)，開關(guān)管繼續(xù)保持關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)V_o下降至V_ref-V_E時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，V_o隨之上升；隨后，在t₀+T時(shí)刻，再次關(guān)斷開關(guān)管，變換器進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期進(jìn)行工作。

本發(fā)明的第一種和第二種具體作法分別通過控制變換器輸出電壓紋波在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的峰值或谷值實(shí)現(xiàn)控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、該方法通過控制輸出電壓在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的峰值或者谷值實(shí)現(xiàn)對(duì)變換器的控制。與已有的開關(guān)變換器滯環(huán)控制方法相比，采用本發(fā)明進(jìn)行控制的變換器開關(guān)周期的持續(xù)時(shí)間為預(yù)設(shè)的固定值，工作頻率不受變換器工作狀態(tài)的影響。因此，該方法能夠有效解決傳統(tǒng)滯環(huán)控制技術(shù)存在的濾波電路設(shè)計(jì)和EMI等方面的問題。