[發(fā)明專利]用于恒定電流恒定功率控制的電源控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380016320.X
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN104220950B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: X·善光;Z·葉
• 申請（專利權(quán)）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G05F1/565
• 分類號: G05F1/565;G05F1/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換電路，并且更確切地說涉及使用來自電壓控制回路或電流控制回路的占空比來對開關(guān)電源進行選擇性脈寬調(diào)制(PWM)控制。

背景技術(shù)

開關(guān)電源或開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器在多種應(yīng)用中用于轉(zhuǎn)換來自輸入源的功率以驅(qū)動負載。轉(zhuǎn)換的控制通過電源開關(guān)的脈寬調(diào)制來提供，例如通過改變導通時間或占空比，其中轉(zhuǎn)換器在給定的開關(guān)頻率下操作。開關(guān)電源可以使用恒定電流(CC)控制技術(shù)來操作，以便獲得改進的可靠性，從而允許電源持續(xù)提供超出標稱值的輸出電流，并且在較低功率電平處使用恒定電壓(CV)操作，其中一些電源采用恒定功率(CP)操作。恒定電壓操作有時使用電壓回路來調(diào)節(jié)輸出電壓來實現(xiàn)，并且恒定電流操作有時使用電流回路來調(diào)節(jié)輸出電流來實現(xiàn)。電壓回路通常用于恒定功率操作，其中電源控制器以設(shè)置成最大功率值除以輸出電流的電壓基準來操作電壓回路。恒定電流操作的使用可以允許電源在某些情形下避免過流保護關(guān)閉。例如，當在冗余系統(tǒng)中使用多個電源時，這是有利的。在沒有恒定電流控制能力的情況下，給定的電源可能出于一些原因而承擔(assume)過大的負載電流并且達到過流保護(OCP)水平以觸發(fā)關(guān)閉。這繼而可能導致另一電源承擔該電流負載，達到OCP水平，并且最終關(guān)閉。因此，使用電壓回路來調(diào)節(jié)輸出電壓且使用電流回路來調(diào)節(jié)輸出電流的恒定電流控制在某些應(yīng)用中是重要特征，例如便攜式電信設(shè)備、電池充電器、服務(wù)器應(yīng)用等。然而，當控制從電流回路切換到電壓回路時，這些電源控制技術(shù)遭受潛在的電壓過沖。例如，當根據(jù)電流回路在操作期間需要較大負載電流時，電壓回路在輸出電壓相對于電壓基準較低時會要求較大占空比。將控制切換回到電壓回路可能導致根據(jù)超過獲得期望電壓所需的較大占空比進行的脈寬調(diào)制，從而導致電壓尖峰或過沖狀況，其會損害下游設(shè)備和/或使電源關(guān)閉。因此，需要一種改進的電源控制技術(shù)和裝置來減輕或避免在從電流回路控制切換到電壓回路控制時的電壓過沖。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了用于控制開關(guān)電源的裝置和方法，在其中脈寬調(diào)制控制選擇性地在電壓回路控制與電流回路控制之間切換，以有助于恒定電壓操作、恒定功率操作以及恒定電流操作，同時選擇性地控制從電流回路控制到電壓回路控制的切換以避免或減輕電壓尖峰。

根據(jù)本發(fā)明的某些方面提供了開關(guān)電源以及電源控制器，所述電源控制器包括各自提供對應(yīng)的占空比信號或值的電壓控制器或電壓控制電路以及電流控制電路，以及根據(jù)占空比輸入操作開關(guān)電源的一個或多個開關(guān)的脈寬調(diào)制電路。控制電路以第一模式操作以將占空比輸入提供為電壓控制占空比，并且以第二模式操作以提供電流控制占空比作為占空比輸入。另外，控制電路根據(jù)相對的電壓以及電流控制占空比在第一模式與第二模式之間進行切換，并且在從電流控制切換到電壓控制之前選擇性地將電壓控制占空比預設(shè)成預定值。控制電路還可以在電流回路控制期間凍結(jié)或限制電壓回路補償器的積分器值的增加。這些技術(shù)可以有利地用于減輕或避免在從電流回路操作轉(zhuǎn)變到電壓回路操作時的電壓尖峰。在某些實施例中，在轉(zhuǎn)變到電壓回路控制操作之前所計算出的電壓控制占空比小于預定值的情形下，電壓控制占空比不需要被預設(shè)成預定值。在某些實施例中，在輕負載下對于峰值電流模式控制，用于電壓回路的預定的預設(shè)值接近電流命令值，或者在輕負載下對于電壓模式控制，用于電壓回路的預定的預設(shè)值接近占空比命令值。另外，電源控制器的某些實施例可以包括用于根據(jù)電流回路進行操作的比較器電路，所述比較器電路基于電壓回路占空比與電源的開關(guān)電流的比較向PWM電路提供占空比輸入。

提供了用于開關(guān)電源的脈寬調(diào)制的方法，所述方法包括將電壓回路占空比與電流回路占空比進行比較，以及如果電壓回路占空比加上預定滯后值超過電流回路占空比，則根據(jù)電流回路占空比對一個或多個電源開關(guān)進行脈寬調(diào)制。另外，如果電壓回路占空比小于電流回路占空比，則所述方法包括選擇性地將電壓回路占空比預設(shè)成預定值，并且接著根據(jù)電壓回路占空比對一個或多個電源開關(guān)進行脈寬調(diào)制。在某些實施方式中，所述方法還包括在根據(jù)電流回路占空比對開關(guān)進行脈寬調(diào)制的同時防止用于計算電壓回路占空比的積分器值的增加。此外，在某些實施例中，所述方法可以包括如果電壓控制占空比小于預定值時，則選擇性地制止預設(shè)電壓回路占空比。

附圖說明

圖1是圖示了示例性電源控制器的原理圖，所述電源控制器具有根據(jù)電壓回路占空比或電流回路占空比對開關(guān)電源進行脈寬調(diào)制的恒定電流/恒定功率控制電路，以及在從電流回路控制切換到電壓回路控制之前選擇性地將電壓回路占空比預設(shè)成預定值的邏輯；