[發(fā)明專利]一種自適應功率管調(diào)節(jié)電路及方法

有效

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• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102170227A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設計）人: 羅萍;甄少偉;張業(yè);謝謙;趙越;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發(fā)明屬于電源技術領域，涉及一種應用于PWM控制模式下的Buck電路。

背景技術

開關穩(wěn)壓電源常采用脈寬調(diào)制模式PWM(Pulse?Width?Modulation)，通過負反饋控制環(huán)路來使變換器的輸出電壓保持穩(wěn)定。PWM具體實現(xiàn)方式是：如果輸入電壓或負載的變化引起輸出電壓變化，采樣電路對輸出電壓進行采樣，并將其與基準電壓進行比較，進而根據(jù)變化來決定脈沖的寬度，使得輸出電壓穩(wěn)定。當變換器輸出電壓大于參考電壓時，將使脈寬減小；反之，則增大脈寬，由此使得變換器的輸出電壓穩(wěn)定。

為了提高開關電源變換器的效率，降低功率管損耗，目前比較先進的功率管驅(qū)動技術有運用于大功率系統(tǒng)的諧振電源技術以達到功率管和同步整流管的軟開關；諧振驅(qū)動技術以達到對功率管驅(qū)動能量的反復利用，降低驅(qū)動損耗；多相電源，將并聯(lián)的多路拓撲用于具有不同相位差驅(qū)動信號的開關管進行控制，從而提高系統(tǒng)對負載變化的適應能力，降低紋波電流；雙頻開關電源技術等。在低電壓，小功率，高集成度的PIC領域，由于受到系統(tǒng)體積，外圍零件數(shù)量，應用成本等條件的限制，上述驅(qū)動技術已經(jīng)不適合。而采用數(shù)字電路輔助控制的技術具有易于集成和成本代價較低的特點，能夠滿足以上要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的脈寬調(diào)制模式下開關穩(wěn)壓電源系統(tǒng)功耗過高的問題，提出了一種自適應功率管調(diào)節(jié)電路及方法。

本發(fā)明詳細技術方案：一種自適應功率管調(diào)節(jié)電路，包括驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元、時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器和控制邏輯單元，其中，時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端和驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元的PWM輸入端用于輸入外部的PWM波，時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出與控制邏輯單元的輸入相連接，控制邏輯單元的輸出與驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元的功率管控制碼輸入端相連接，驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元的輸出即為自適應功率管調(diào)節(jié)電路輸出用于控制功率管。

其中，所述控制邏輯單元用于輸出功率管控制碼，所述自適應功率管調(diào)節(jié)電路復位后，輸出功率管控制碼的最大值N＝Nmax，其中Nmax為控制邏輯單元預設定的值，設定所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的寄存器初始值為M，輸出為K，功率管控制碼自減，N＝N-1；時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于檢測PWM波脈寬，輸出K，若K＜M，功率管控制碼繼續(xù)自減，N＝N-1，M＝K，時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測用于PWM波脈寬；若K＞M，功率管控制碼自加，N＝N+1，時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測用于PWM波脈寬。

進一步的，所述控制邏輯單元通過硬件描述語言用ASIC專用集成電路實現(xiàn)。

進一步的，所述驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元包括驅(qū)動單元和驅(qū)動邏輯單元，其中，驅(qū)動邏輯單元包括解碼器和P個與非門，其中，P為功率管個數(shù)，P不超過2^Nmax，解碼器的輸出端分別與P個與非門的一個輸入端相連，P個與非門的另一個輸入端作為驅(qū)動及驅(qū)動邏輯單元的PWM輸入端。

基于上述自適應功率管調(diào)節(jié)電路的自適應功率管調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

步驟1.自適應功率管調(diào)節(jié)電路復位后，控制邏輯單元輸出功率管控制碼的最大值N＝Nmax，其中Nmax為控制邏輯單元內(nèi)部預設定的值，設定所述時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器的寄存器初始值為M，輸出為K，功率管控制碼自減，N＝N-1；

步驟2.時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器檢測PWM波脈寬，輸出K；

步驟3.若K＜M，功率管控制碼繼續(xù)自減，N＝N-1，M＝K，返回步驟2；若K＞M，功率管控制碼自加，N＝N+1，返回步驟2。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種用于DC-DC變換器的自適應功率管調(diào)節(jié)電路和方法，通過時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器和控制邏輯單元，比較PWM波的脈寬，間接比較了不同功率管控制碼下的系統(tǒng)功耗，輸出PWM波脈寬最小的功率管控制碼，進而找到最佳的功率管導通的數(shù)目，在輸出功率不變的情況下，減小輸入功率，降低系統(tǒng)功耗，提高系統(tǒng)效率，并且本發(fā)明中的電路均為數(shù)字電路，自身功耗低，占用芯片面積小。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的自適應功率管調(diào)節(jié)電路結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器結構示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的驅(qū)動及其邏輯模塊結構示意。

圖4是本發(fā)明自適應功率管調(diào)節(jié)方法流程示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例的輸出穩(wěn)定時電感電流和功率管電流波形示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。