[實用新型]連續工作模式開關電源的半滯環脈沖序列控制裝置

有效

• 申請號: 201320148996.1
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN203261226U
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 許建平;沙金;王金平;劉姝晗
• 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

本實用新型涉及開關電源,尤其是開關電源的控制裝置。

背景技術

開關電源是一種通過控制主功率開關管的導通、關斷時間來維持輸出電壓穩定的電源。它具有功耗小、電能轉換效率高，體積小、穩壓范圍寬等優點，在各類電子產品中都有廣泛的應用。隨著電力電子技術的發展和電池供電的便攜式電子設備的普及，對開關電源的性能要求越來越高。為改善傳統的脈沖寬度調制（PWM）技術存在瞬態響應速度較慢、補償網絡設計困難等缺點，近年來提出了一些新型的控制方法，以改善開關電源的性能，使其滿足電子設備對開關電源的要求。

脈沖序列（PT）控制技術是一種針對開關變換器工作在電感電流斷續模式（DCM）提出的新型定頻控制方法，它通過調整兩組預先設定的控制脈沖的組合方式實現對輸出電壓的調節。由于脈沖序列控制開關變換器具有電路實現簡單、不需要補償網絡、瞬態響應速度快和魯棒性強的優點，非常適用于對可靠性要求較高的開關電源控制系統。但當脈沖序列控制開關變換器工作在電感電流連續模式（CCM）時，由于脈沖序列控制器通過調節電感電流間接調節輸出電壓，使控制器對輸出電壓的調節具有滯后性，導致開關變換器出現低頻波動現象，穩態及瞬態性能變差。目前的研究表明，通過增大輸出濾波電容的等效串聯電阻（ESR）可抑制脈沖序列控制連續工作模式開關變換器的低頻波動現象，但增大輸出濾波電容的等效串聯電阻會使輸出電壓紋波增大。

與本實用新型同時提交的專利申請提供一種開關電源的控制方法，采用該方法可用于控制工作于連續模式的大功率開關變換器，其控制技術簡單易行，穩定性和抗干擾能力強，動態性能良好，適用于各種拓撲結構的開關變換器，其具體工作方式中包括：

在每個開關周期起始時刻，根據開關變換器輸出電壓V_o與基準電壓V_ref之間的關系選擇該開關周期內的有效控制脈沖，從而實現對連續工作模式開關變換器的控制。其控制脈沖選擇規則為：若V_o低于V_ref，采用控制脈沖P_H控制開關變換器中的開關管S；反之，若V_o高于V_ref，采用控制脈沖P_L控制開關管S。

上述的產生控制脈沖P_H的方法是：在某個開關周期起始的t₀時刻，單觸發計時器開始計時，控制脈沖P_H由低電平變為高電平，變換器TD中的開關管S開通，電感電流I_L上升；在t₀+τ_{on_H}時刻，單觸發計時器結束計時，控制脈沖P_H在保持為高電平固定時間τ_{on_H}后變為低電平，開關管S關斷，二極管D開通，電感電流下降；在電感電流下降到預設的電感電流谷值I_v時刻，控制脈沖P_H在保持為低電平時間τ_{off_H}后變為高電平，單觸發計時器再次開始計時，開關管S再次開通，變換器進入下一個開關周期。

上述的產生控制脈沖P_L的方法與上述過程類似，區別在于在一個開關周期內控制脈沖P_L為低電平的持續時間為τ_{on_L}（τ_{on_L}<τ_{on_H}）。

與現有技術相比，上述方法的有益效果是：

一、本為連續工作模式開關變換器提供了一種簡單可靠的控制方法。該控制方法通過在每個開關周期的起始時刻檢測一次輸出電壓并簡單判斷其大小，和檢測電感電流并簡單判斷其大小，即可完成對變換器中主開關管S的控制。克服了傳統的連續模式變換器控制方法難以避免的檢測和處理反饋量復雜、補償環節設計繁瑣等缺點。

二、本所提供的控制方法可抑制脈沖序列控制連續工作模式開關變換器的低頻波動現象，使被控變換器的工作范圍不受脈沖序列控制變換器電感電流臨界條件的限制，拓寬了應用范圍。

實用新型內容

本實用新型的目的是為上述開關電源的控制方法提供得以實現的裝置。