[發(fā)明專利]一種原邊反饋反激式電源CCM與DCM模式的恒流控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610524020.8
• 申請(qǐng)日: 2016-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106054995B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐申;過(guò)恒榮;王沖;司開(kāi)心;孫偉鋒;陸生禮;時(shí)龍興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05F1/10
• 分類號(hào): G05F1/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及一種原邊反饋反激式電源CCM(電流連續(xù)模式)與DCM(電流斷續(xù)模式)模式的恒流控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

原邊反饋(PSR)省去了采樣光耦、減少了電路組件數(shù)目、降低了電路復(fù)雜程度，所以現(xiàn)在大多數(shù)反激變換器都采用PSR控制。為了提高原邊反饋反激式開(kāi)關(guān)電源的功率應(yīng)用范圍，必然要求開(kāi)關(guān)電源有一個(gè)更高的功率輸出。CCM主要應(yīng)用于大功率負(fù)載情況，而DCM主要應(yīng)用于小功率負(fù)載情況，并且控制環(huán)路比較穩(wěn)定，要實(shí)現(xiàn)CCM模式下的高精度電流穩(wěn)定性，便是當(dāng)務(wù)之急，也是難點(diǎn)所在。

為了實(shí)現(xiàn)輸出電流的穩(wěn)定性，已有采用的方式是，通過(guò)Pout/Vo＝Io的方式實(shí)現(xiàn)恒流輸出，這里Pout是副邊的輸出功率，Vo是副邊的輸出電壓，Io是副邊的輸出電流。實(shí)際采用這一策略的過(guò)程中，由于副邊的輸出功率Pout未知，用原邊輸入功率Pin代替副邊的輸出功率Pout，但是Pin的計(jì)算往往過(guò)于復(fù)雜，此外要得到副邊的輸出功率Vout需要額外構(gòu)建采樣電路，傳統(tǒng)恒流算法在在恒流的實(shí)現(xiàn)上代價(jià)過(guò)大，由于恒流效果與效率相關(guān)，效率受輸入電壓與負(fù)載大小的影響較大，而電流的穩(wěn)定性卻難以實(shí)現(xiàn)高精度。

通過(guò)ADC實(shí)現(xiàn)恒流也是一種較為通用的方式，方法之一就是采樣電流的最大最小值，然后求出平均值，或者利用ADC采樣導(dǎo)通中點(diǎn)的電流電壓值。但是這兩種方法的缺點(diǎn)就是，若需要提高恒流精度，需要提高采樣頻率，為此的實(shí)現(xiàn)成本往往比較高。

上述技術(shù)難點(diǎn)的存在，需要建立更高效的計(jì)算模型，從而實(shí)現(xiàn)更高精度的恒流特性。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限和不足，本發(fā)明提出了一種原邊反饋反激式電源CCM與DCM模式的恒流控制系統(tǒng)，這種方法不僅適用于DCM模式，更可以應(yīng)用到CCM模式下，在提高恒流精度的同時(shí)，可以提高電路的功率應(yīng)用范圍。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種原邊反饋反激式電源CCM與DCM模式的恒流控制系統(tǒng)，其特征在于：包括電流檢測(cè)模塊、輸出反饋模塊、電流計(jì)算模塊、誤差計(jì)算模塊、PID模塊、PWM模塊以及驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與受控的開(kāi)關(guān)電源連接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)；

電流檢測(cè)模塊用于采集實(shí)現(xiàn)恒流算法的基本參數(shù)，電流檢測(cè)模塊的輸入信號(hào)包括PWM模塊給定的原邊峰值電流Ipeak經(jīng)轉(zhuǎn)化后的的峰值電壓數(shù)字值Vp_dig、PWM模塊輸出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)duty以及原邊采樣電流電阻的電壓Vs，電流檢測(cè)模塊輸出信號(hào)包括四個(gè)時(shí)間信號(hào)ton、t1、t2及tdelay，以及輸出給PWM模塊的信號(hào)Vcomp1，電流檢測(cè)模塊包括一個(gè)DAC單元，兩個(gè)比較器COMP1及COMP2以及一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)單元，DAC單元的輸入是峰值電壓數(shù)字值Vp_dig，輸出為對(duì)應(yīng)的模擬電壓量Vp，比較器COMP1的正端連接原邊采樣電流電阻的電壓Vs，負(fù)端連接原邊峰值電流Ipeak對(duì)應(yīng)的電壓Vp，比較器COMP2的正端連接原邊采樣電流電阻的電壓Vs，負(fù)端連接原邊峰值電流Ipeak對(duì)應(yīng)電壓Vp的部分分壓Vp_k，其中Vp_k＝k*Vp，0＜k＜1，k是根據(jù)輸入電壓最低且負(fù)載最大時(shí)，Vcomp1＝0的時(shí)間長(zhǎng)度為Vcomp2＝0的時(shí)間長(zhǎng)度的1.5倍到2.5倍來(lái)選取的，比較器COMP1的輸出信號(hào)Vcomp1和比較器COMP2的輸出信號(hào)Vcomp2均為時(shí)間計(jì)算單元的輸入信號(hào)；

輸出反饋模塊用于采集實(shí)現(xiàn)恒流算法的基本參數(shù)、計(jì)算次級(jí)電感電流的占空比，輸出反饋模塊的輸入信號(hào)包括輔助繞組采樣電壓Vsense和PWM模塊輸出的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)duty，輸出反饋模塊的輸出信號(hào)包括時(shí)間信號(hào)tr值和模式識(shí)別信號(hào)flag，輸出反饋模塊包括一個(gè)比較器COMP3，比較器COMP3的正端連接輔助繞組采樣電壓Vsense，比較器COMP3的負(fù)端接地，比較器COMP3的輸出Vcomp3為時(shí)間信號(hào)tr值和模式識(shí)別信號(hào)flag，在tr值的計(jì)算上DCM模式和CCM模式不同，對(duì)于DCM模式，當(dāng)副邊電流為0的時(shí)候，輔助繞組上的電壓會(huì)出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，為了更為精確的計(jì)算tr值，Vcomp3＝1對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)時(shí)間內(nèi)需要扣除掉四分之一的諧振周期才是準(zhǔn)確的tr值，對(duì)于CCM模式，在duty＝0期間，Vcomp3始終為1，此時(shí)duty＝0的時(shí)間段即為tr值，flag＝1表示CCM工作模式，flag＝0表示DCM工作模式，其判斷的依據(jù)就是在次邊電流恢復(fù)到0后，輔助繞組上分壓電阻上的電壓是否出現(xiàn)諧振，如果出現(xiàn)諧振，表示處于DCM工作模式，如果沒(méi)有出現(xiàn)諧振，表示處于CCM工作模式；