[發明專利]開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2型控制方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310023426.4
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103095107A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 周國華;金艷艷;何圣仲;許建平
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及電力電子設備，尤其是一種開關變換器的控制方法及其裝置。

背景技術

近年來，隨著電力電子器件和電力電子變流技術不斷發展，開關電源技術作為電力電子的重要領域已成為應用和研究的熱點。開關電源主要由開關變換器和控制器兩部分構成。開關變換器又稱為功率主電路，主要有降壓(Buck)、升壓(Boost)、升降壓(Buck-Boost)、正激、反激、半橋、全橋等多種拓撲結構。控制器用于監測開關變換器的工作狀態，并產生控制脈沖信號控制開關管，調節供給負載的能量以穩定輸出。對于同一個開關變換器，采用不同的控制方法的變換器具有不同的瞬態和穩態性能。

傳統的脈沖寬度調制(PWM)電壓型控制是常見的開關變換器控制方法之一，其控制思想是：將變換器輸出電壓與基準電壓進行比較得到的誤差信號經過誤差放大器補償后生成控制電壓，并將控制電壓與固定頻率鋸齒波進行比較，獲得高、低電平的脈沖控制信號，再通過驅動電路控制開關管的導通和關斷，實現開關變換器輸出電壓的調節。傳統的PWM調制電壓型控制方法實現簡單，但因采用固定頻率的鋸齒波作為調制波，具有輸入瞬態響應慢、負載瞬態響應慢等缺點，很難適用于要求具有快速的瞬態響應速度的場合。傳統的PWM調制V²型控制方法采用輸出電壓紋波作為PWM調制波，具有快速的負載動態響應速度，在微處理器及便攜式電子產品電源中有著廣泛的應用前景。但是，傳統的PWM調制V²型控制方法在占空比大于0.5時會產生次諧波振蕩，嚴重影響了變換器的穩定性能。傳統的恒定導通時間調制V²型控制是開關變換器脈沖頻率調制(PFM)V²型控制方法之一，其基本思想是：每個開關周期開始時，開關管導通，變換器輸出電壓上升；經過恒定導通時間后，開關管關斷，輸出電壓下降，當其下降至控制電壓時，開關管再次導通，開始新的一個開關周期。與PWM調制V²型控制相比，采用PFM調制V²型控制方法的開關變換器的穩定性能好，在占空比大于0.5時不會產生次諧波振蕩問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種開關變換器的控制方法，使之同時具有很好的瞬態性能和穩態性能，適用于多種拓撲結構的開關變換器。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是：開關變換器雙緣脈沖頻率調制V²型控制方法，在一個采樣脈沖信號CLK的開始時刻檢測輸出電壓，將檢測的輸出電壓值V_os和控制電壓V_c同時送入時間運算單元，結合預設的恒定導通時間或恒定關斷時間，運算生成三段時間t₁、t₂和t₃，每個周期依次采用t₁、t₂、t₃組成的控制時序，控制開關變換器開關管的導通與關斷。

控制電壓V_c由電壓基準值V_ref和檢測的輸出電壓值V_os經過受控誤差補償器產生。

本發明所述的一種開關變換器雙緣脈沖頻率調制V²型控制方法，三段時間t₁、t₂和t₃的產生方式有二：

①預設一個恒定導通時間T_ON，若t₁、t₃為導通時間且滿足t₁+t₃=T_ON，則t₂為關斷時間；若t₂為導通時間且滿足t₂=T_ON，則t₁、t₃為關斷時間；關斷時間由K₁(V_os-V_c)+K₂T_ON決定，K₁、K₂為兩個與輸出電壓紋波相關的系數。