[發明專利]帶有電感電流斜率補償的開關電源固定導通時間控制器

有效

• 申請號: 201410097095.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103840666A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 趙晉斌;劉爭光;屈克慶
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種開關電源，尤其是涉及一種帶有電感電流斜率補償的開關電源固定導通時間控制器。

背景技術

隨著移動設備的飛速發展，作為它們電源管理系統的直流-直流斬波器即開關電源必須滿足以下技術需求：(1)輸出電壓低；(2)輸出電壓精度高；(3)體積小；(4)輸出負載瞬變時，輸出電壓的瞬態過沖小。以上需求對開關電源的穩態和動態特性提出了較高的要求，對開關電源的控制方法提出了新的挑戰。其中，傳統型固定導通時間控制方法由于其滿足穩定性、動態性能和簡單性的基本要求，而廣泛的應用于開關電源中，傳統型固定導通時間控制器如圖1所示。但是，這種控制方法有一個缺點就是存在直流偏置問題，由于某些電子設備，例如計算機，對電源的精度要求高，且由于固定導通時間控制的特性，輸出電壓必然大于參考電壓，由此必然導致輸出電壓的平均值與參考電壓之間存在直流偏置。因此，傳統型固定導通時間控制方法難以滿足輸出電壓高精度技術指標。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種帶有電感電流斜率補償的開關電源固定導通時間控制器。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種帶有電感電流斜率補償的開關電源固定導通時間控制器，所述的開關電源包括MOSFET開關管和濾波電感，所述的固定導通時間控制器包括RS觸發器、時間延時器和比較器，所述的時間延時器與RS觸發器連接，所述的RS觸發器的輸出端與MOSFET開關管連接，RS觸發器的輸入端與比較器的輸出端連接，所述的比較器一個輸入端與開關電源的輸出端連接，另一個輸入端連接直流偏置校正電路，所述的直流偏置校正電路包括減法器、電感電流反饋旁路和參考電壓，所述的減法器一端與比較器連接，另一端分別連接電感電流反饋旁路和參考電壓。

所述的電感電流反饋旁路包括依次連接的微分器、比例器和絕對值計算器，所述的微分器與濾波電感連接，所述的絕對值計算器與減法器連接。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1)只需一個數字處理芯片就能夠得到需要的補償量，消除直流偏置，從而實現輸出電壓的精確控制；

2)由于反饋支路只是改變參考電壓，仍能夠保持傳統型輸出電壓的優點。

附圖說明

圖1為傳統型固定導通時間控制原理圖；

圖2為本發明的結構示意圖；

圖3為傳統型控制電路的穩態輸出電壓波形；

圖4為本發明的穩態輸出電壓波形；

圖5為傳統型控制電路穩態輸出仿真波形；

圖6為本發明的穩態輸出仿真波形；

圖7為傳統型和本發明的負載電流Io躍升(躍降)一倍時的瞬態響應曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖2所示，一種帶有電感電流斜率補償的開關電源固定導通時間控制器，所述的開關電源包括MOSFET開關管S、電力二極管D、濾波電感L、濾波電容C、濾波電容的等效串聯電阻r_ESR和負載R，濾波電感電流為i_L，濾波電容電壓為v_c，等效串聯電阻的電壓為v_ESR，負載電流為i_o；所述的固定導通時間控制器包括RS觸發器1、時間延時器2和比較器3，所述的時間延時器2與RS觸發器1連接，所述的RS觸發器1的輸出端與MOSFET開關管S連接，RS觸發器1的輸入端與比較器3的輸出端連接，所述的比較器3一個輸入端與開關電源的輸出端連接，另一個輸入端連接直流偏置校正電路4，所述的直流偏置校正電路4包括減法器、電感電流反饋旁路和參考電壓，所述的減法器一端與比較器連接，另一端分別連接電感電流反饋旁路和參考電壓，所述的電感電流反饋旁路包括依次連接的微分器、比例器和絕對值計算器，所述的微分器與濾波電感連接，所述的絕對值計算器與減法器連接。

傳統型固定導通時間控制器的平均輸出電壓為：