[發(fā)明專利]固定關(guān)斷時間峰值電流型脈沖序列控制方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103326546A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳松榮;何圣仲;許建平;周國華;王金平
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/155
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子開關(guān)器件，尤其是開關(guān)變換器控制方法及其裝置。

背景技術(shù)

開關(guān)變換器是一種能量變換裝置，它將輸入能量經(jīng)過適當變換，轉(zhuǎn)換為適合輸出要求的能量。開關(guān)變換器因其具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、功率密度大等突出優(yōu)點，而在現(xiàn)實生活中得到廣泛應用。在人們的日常生活中，開關(guān)變換器普遍存在，如電腦適配器、電池充電器等。開關(guān)變換器由功率變換器主電路及其控制電路兩部分構(gòu)成，主電路完成能量變換及傳輸，而控制電路則保證主電路的穩(wěn)定運行以及能量變換能夠符合輸出要求。對于同一主電路而言，采用不同的控制電路會對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)性能等方面產(chǎn)生影響，因而對于控制方法的研究顯得日益重要。

脈沖序列控制是近年來提出的一種新型控制技術(shù)，它具有電路實現(xiàn)簡單、無需誤差放大器及其相應的補償網(wǎng)絡(luò)、瞬態(tài)響應速度快和魯棒性強的突出優(yōu)點，非常適用于對可靠性要求較高的開關(guān)變換器控制系統(tǒng)。目前，脈沖序列控制主要應用于開關(guān)變換器電感電流斷續(xù)導電模式（DCM）應用場合。對于DCM應用場合，開關(guān)變換器輸出功率嚴重受限。因此，有必要將脈沖序列控制技術(shù)拓展到電感電流連續(xù)導電模式（CCM）。當脈沖序列控制應用于CCM開關(guān)變換器時，已有研究表明，由于脈沖序列控制通過電感電流間接調(diào)節(jié)輸出電壓，因而使控制器對輸出電壓的調(diào)節(jié)具有滯后性，導致輸出電壓出現(xiàn)低頻波動現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)性能變差。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根本原因是，在每一開關(guān)周期內(nèi)，電感儲能變化量不為零，它將參與能量傳遞過程，從而引起輸出電壓振蕩。增大輸出電容等效串聯(lián)電阻（ESR）可以抑制這一振蕩現(xiàn)象，但隨著輸出電容ESR值的增大，輸出電壓紋波同樣增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)變換器控制方法，使之克服現(xiàn)有脈沖序列控制在CCM開關(guān)變換器應用時的技術(shù)缺點。該方法可以應用于DCM和CCM開關(guān)變換器。

本發(fā)明為解決其技術(shù)所采取的方法是：

一種固定關(guān)斷時間峰值電流型脈沖序列控制方法，根據(jù)輸出電壓與參考電壓的接近程度，將輸出電壓與參考電壓的差值劃分為若干電壓區(qū)間，在任意開關(guān)周期開始時刻采樣輸出電壓，并判斷輸出電壓與參考電壓差值所處的電壓區(qū)間，選取不同的固定關(guān)斷時間作為該開關(guān)周期的關(guān)斷時間;在固定關(guān)斷時間結(jié)束后，開關(guān)管導通，電感電流上升，當電感電流上升至電感電流限定值時，該開關(guān)周期結(jié)束。

采用本發(fā)明方法，在任意開關(guān)周期開始時刻采樣輸出電壓，并對輸出電壓與參考電壓的差值所處的電壓區(qū)間進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果選用相應的固定時間作為該開關(guān)周期的關(guān)斷時間，在固定關(guān)斷時間結(jié)束后，開關(guān)管開通，電感電流開始上升，當電感電流上升至電感電流限定值時，開關(guān)管關(guān)斷，開始下一個開關(guān)周期。采用這一工作方式后，電感電流在開關(guān)周期開始和結(jié)束時刻的均相等，即電感儲能在一個開關(guān)周期內(nèi)的變化量為零，因而可避免脈沖序列控制CCM開關(guān)變換器低頻波動現(xiàn)象的發(fā)生。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：控制穩(wěn)定可靠，具有電流限定功能，能工作于DCM和CCM應用場合，且能從根源上消除脈沖序列控制可能存在的低頻波動現(xiàn)象。

本發(fā)明的另一目的是提供實現(xiàn)上述固定關(guān)斷時間峰值電流型脈沖序列控制方法的裝置。該裝置由電壓區(qū)間判斷器QJ、關(guān)斷時間定時器GD、電感電流傳感器DG、比較器、RS觸發(fā)器及驅(qū)動電路組成；其特征在于，電壓區(qū)間判斷器與關(guān)斷時間定時器相連，以確定相應關(guān)斷時間，電感電流傳感器和電感電流限定值連接在比較器輸入端，比較器輸出端與RS觸發(fā)器相連，RS觸發(fā)器輸出驅(qū)動電路連接開關(guān)管，控制開關(guān)通斷。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明實施應用的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施應用電路的主要工作波形示意圖。

圖4為采用雙頻率脈沖序列控制和本發(fā)明裝置的具有相同電路參數(shù)的Buck變換器穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果。

圖4中：（a）采用雙頻率脈沖序列控制時的輸出電壓和電感電流波形；（b）為采用本發(fā)明裝置時的輸出電壓和電感電流波形。

具體實施方式