[發(fā)明專利]一種提高同步整流原邊反饋反激式電源動態(tài)性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711474042.9
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109995254B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 徐申;王煒;林峰;何波涌;蘇巍;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 奚幼堅

本發(fā)明公開了一種提高同步整流原邊反饋反激式電源動態(tài)性能的方法，針對已有的小功率DCM下的動態(tài)控制算法存在的不足，尤其是重載切輕載情況下，動態(tài)恢復時間過長的缺陷，通過控制變換器原邊開關管的關斷和副邊同步整流管以固定占空比開關，抽取輸出端負載電容的能量至原邊，使輸出電壓迅速下降，同時一直以固定的頻率對輸出電壓進行采樣，當輸出電壓降低至額定值時，根據(jù)負載大小判斷出此時系統(tǒng)對應的跳出高動態(tài)模式后的穩(wěn)態(tài)模式，然后系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)模式。本發(fā)明能夠?qū)⑤敵鲭妷嚎s短在2.5ms內(nèi)，并且系統(tǒng)在離開動態(tài)模式進入穩(wěn)態(tài)模式時輸出電壓紋波很小，顯著提高了大功率下反激變換器的動態(tài)性能。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及隔離式開關電源變換器，尤其涉及一種提高同步整流原邊反饋反激式電源重載切輕載動態(tài)性能的方法，適用于大功率工作時的同步整流反激電源。

背景技術(shù)

開關電源通常作為各類用電設備的電源，起到將未調(diào)整的交流或直流輸入電壓變換為調(diào)整后的交流或直流輸出電壓。由于開關電源需要適應于不同的工作條件，對電源的動態(tài)響應的性能要求越來越高。好的動態(tài)效果要求有小的電壓變化以及電壓恢復時間。

原邊反饋(PSR)反激變換器因為其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、控制靈活等優(yōu)點被廣泛應用在開關電源領域。PSR反激變換器動態(tài)響應性能和實際需求之間存在嚴重的不平衡，尤其是在大負載切換的情況下，輸出電壓會出現(xiàn)大幅度波動。為了提高動態(tài)響應性能，PSR反激變換器的研究者們提出了很多創(chuàng)新的方法。

有人提出了數(shù)字多模式控制算法，不同負載范圍采用不同的工作模式，PWM與PFM相結(jié)合。當負載在小范圍內(nèi)切換時，能夠?qū)崿F(xiàn)較快、平滑切換。但是該算法各個控制模式之間只能按順序切換，負載大范圍切換時響應時間長、響應速度慢、過沖電壓大。

為了能夠提高全負載范圍內(nèi)的動態(tài)響應性能，Chong Wang等人提出了一種混合的控制方式。該控制方式通過在系統(tǒng)加入一個動態(tài)過程檢測模塊，除了穩(wěn)態(tài)的多模式，另外設置了兩個動態(tài)工作模式：LTH模式與HTL模式。在LTH模式與HTL模式內(nèi)，均采用固定周期、固定占空比的方式進行控制。當輸出電壓接近理想值Vo_ref時，利用Vo的斜率進行負載點的判斷，使系統(tǒng)進入正確的穩(wěn)態(tài)工作模式。該方案有效地降低了DCM下的過沖電壓和響應時間，提高了變換器的動態(tài)性能，但是也存在不足之處。滿載切極輕載時，恢復時間過長，需要53ms。

另外，有的控制方法為了加快動態(tài)響應的速度，會提高PI參數(shù)來加快補償，以此來提高動態(tài)效果，但在多模式控制對提高動態(tài)性能效果改善不大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的局限和不足，本發(fā)明提出了一種提高同步整流原邊反饋反激式電源動態(tài)性能的方法，當負載由重載向輕載切換時，可以限制輸出電壓的過沖在一定的范圍內(nèi)，并明顯縮短動態(tài)恢復時間，顯著提高動態(tài)性能，在多模式控制中不會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，對減小電壓過沖，減小動態(tài)回復時間有很好的效果，使得系統(tǒng)的動態(tài)性能更優(yōu)秀。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種提高同步整流原邊反饋反激式電源動態(tài)性能的方法，其特征在于：在原邊反饋主拓撲結(jié)構(gòu)下，副邊采用同步整流的結(jié)構(gòu)，基于數(shù)字多模式控制，設置采樣模塊、多模式判斷模塊、數(shù)字PID模塊、高動態(tài)控制模塊、負載點判斷模塊和PWM驅(qū)動模塊構(gòu)成的控制系統(tǒng)與被控的開關電源構(gòu)成閉環(huán)；

1)采樣模塊對原邊輔助繞組上的電阻分壓Vsense進行采樣，得到當前的輸出電壓值Vo_sample和輸出電壓與其額定值V_{O_REF}的誤差信號err＝V_{O_REF}－Vo_sample；