[實(shí)用新型]低ESR開關(guān)變換器雙緣PWM調(diào)制電壓型控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320032033.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN203135697U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周國(guó)華;楊平;陳章勇;許建平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子設(shè)備，尤其是一種開關(guān)變換器的控制裝置。?

背景技術(shù)

近年來，電力電子器件技術(shù)和電力電子變流技術(shù)不斷發(fā)展，作為電力電子重要領(lǐng)域的開關(guān)電源技術(shù)已成為應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。開關(guān)電源主要由開關(guān)變換器和控制器兩部分構(gòu)成。開關(guān)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。控制器用于監(jiān)測(cè)開關(guān)變換器的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)控制開關(guān)管，調(diào)節(jié)供給負(fù)載的能量以穩(wěn)定輸出。對(duì)于同一個(gè)開關(guān)變換器，不同的控制方法使得變換器具有不同的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。?

傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)電壓型控制是最為常見的開關(guān)變換器控制方法，其控制思想是：將變換器輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到的誤差信號(hào)經(jīng)過誤差放大器補(bǔ)償后生成控制電壓，并將控制電壓與固定頻率鋸齒波進(jìn)行比較，獲得脈沖控制信號(hào)，再通過驅(qū)動(dòng)電路控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開關(guān)變換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。近年來，越來越多的應(yīng)用場(chǎng)合要求其供電電源具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和低輸出電壓紋波特性，一些精密電源、軍用電源甚至要求輸出電壓紋波系數(shù)小于0.5％，這就要求其供電電源輸出側(cè)電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)值較低。傳統(tǒng)的PWM調(diào)制電壓型控制方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但因采用誤差放大器，具有瞬態(tài)性能差、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以滿足設(shè)計(jì)要求。在輸出電容ESR較小情況下，這種含有鋸齒波和誤差放大器的PWM調(diào)制(也稱為單緣PWM調(diào)制)電壓型控制開關(guān)變換器的輸出電壓會(huì)產(chǎn)生低頻振蕩。單環(huán)峰值電壓控制方法，是含有RS觸發(fā)器的PWM調(diào)制電壓型控制方法之一，具有快速的負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，但是該方法依賴于輸出電容的ESR，ESR太小時(shí)不能正常工作，同時(shí)，該方法在占空大于0.5時(shí)所控制的開關(guān)變換器會(huì)產(chǎn)生次諧波振蕩，不能穩(wěn)定工作。雙緣PWM調(diào)制方法又稱三角PWM調(diào)制，分為三角后緣調(diào)制和三角前緣調(diào)制，其?基本思想是：每個(gè)開關(guān)周期，開關(guān)管依次采用導(dǎo)通、關(guān)斷、導(dǎo)通或關(guān)斷、導(dǎo)通、關(guān)斷的控制時(shí)序。與單緣PWM調(diào)制電壓型控制相比，采用雙緣PWM調(diào)制電壓型控制方法的開關(guān)變換器不但保留了單緣PWM調(diào)制電壓型控制方法的優(yōu)點(diǎn)，而且具有瞬態(tài)性能好的優(yōu)勢(shì)；但在輸出電容ESR較小情況下，采用雙緣PWM調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器的輸出電壓仍然會(huì)產(chǎn)生低頻振蕩。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種輸出電容低ESR開關(guān)變換器的控制裝置，使之同時(shí)具有很好的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能，適用于輸出電壓低紋波的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)變換器。?

一種低ESR開關(guān)變換器雙緣PWM調(diào)制電壓型控制裝置，由電流檢測(cè)電路IS、電壓檢測(cè)電路VS、加法器ADD、電壓控制器VCM、占空比生成器DG、控制時(shí)序生成器CP、驅(qū)動(dòng)電路DR組成，其中：電壓檢測(cè)電路VS、加法器ADD、占空比生成器DG、控制時(shí)序生成器CP、驅(qū)動(dòng)電路DR依次相連，電壓控制器VCM與占空比生成器DG相連，電流檢測(cè)電路IS與加法器ADD相連，加法器ADD與電壓控制器VCM相連。?

所述電壓控制器VCM分為兩種：一是有誤差放大器EA，參考電壓V_ref與信號(hào)V_os分別作為誤差放大器EA的輸入；二是沒有誤差放大器EA，電壓控制器VCM僅為產(chǎn)生參考電壓信號(hào)V_ref的裝置。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：?

一、與現(xiàn)有含有鋸齒波和誤差放大器的單緣和雙緣PWM調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器相比，在輸出電容低ESR情況下，本實(shí)用新型的輸出電容低ESR開關(guān)變換器的輸出電壓無低頻振蕩，穩(wěn)定性能好，穩(wěn)壓精度高；在負(fù)載或輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓瞬態(tài)超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時(shí)間短，瞬態(tài)性能好。?

二、與現(xiàn)有含有RS觸發(fā)器的PWM調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器相比，在輸出電容低ESR情況下均采用輸出電容電流信息和輸出電壓信息疊加后形成調(diào)制信號(hào)，本實(shí)用新型的輸出電容低ESR開關(guān)變換器在全占空比范圍內(nèi)穩(wěn)定，穩(wěn)壓精度高，穩(wěn)態(tài)性能好。?

三、與現(xiàn)有含有RS觸發(fā)器的PWM調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器相比，在輸出電容低ESR情況下均采用輸出電容電流信息和輸出電壓信息疊加后形成調(diào)制信?號(hào)，在占空比小于0.5時(shí)，當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變后，本實(shí)用新型的輸出電容低ESR開關(guān)變換器輸出電壓和電感電流瞬態(tài)超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時(shí)間短，瞬態(tài)性能好。?

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。?

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一方案的信號(hào)流程圖。?

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的電壓控制器VCM的信號(hào)流程圖。?