[發明專利]一種PFWM控制方法

有效

• 申請號: 201810370657.5
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108512421B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 李韌紅;沈卓
• 申請（專利權）人: 上海推拓科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/335
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍

本發明公開了一種PFWM控制方法，包含以下過程：對組合式開關電源電路中的包括BUCK在內的橋式DC?DC和Boost轉換電路進行雙向同時控制；其中，對橋式DC?DC轉換電路的輸出參數進行監視和反饋處理，采用自動反饋控制方法運算出PWM的占空比，通過改變PWM的占空比調整控制橋式DC?DC轉換電路的輸出；對Boost轉換電路的升壓部分進行控制，對Boost轉換電路的參數狀態進行監視和反饋處理，連續或不連續地調節PFM的工作頻率，通過調節工作頻率調整Boost轉換電路的輸出功率；將PWM的占空比和PFM的工作頻率合成脈沖頻率和寬度調制的PFWM互補脈沖驅動信號，實現同時控制調整Boost和橋式DC?DC轉換電路的功率輸出。本發明具有防止Boost電感飽和以及實現諧振軟開關控制的功能。

技術領域

本發明涉及一種開關電源電路的控制方法，特別涉及一種控制Boost與橋式(包括半橋、全橋、BUCK)DC-DC轉換電路組合的開關電源的PFWM控制方法。

背景技術

電器設備連接于交流電網的AC-DC電源，需滿足IEC61000-3-2的對電流諧波的強制要求。針對不同的設備和應用，如圖1a和1b所示，IEC61000-3-2提出了Class A，Class B，Class C，Class D的電流諧波的限制標準。

現有技術中，為獲得最佳的電流諧波抑制效果，如圖2與圖3所示，當前的開關式穩壓電源技術，主要采用主動式功率因數校正電路(active power factor correction或active PFC)，即Boost電路來應對。

這種Boost轉換電路和DC-DC轉換電路的組合，性能優異，但由于有兩個獨立的電路構成，有各自的功率開關元件，有各自的反饋控制和驅動回路，成本高，體積大，效率低。

為解決上述問題，如圖4所示的Boost和半橋DC-DC二合一組合電路。這種由橋式電路第一開關元件Q2，同時驅動Boost和DC-DC的轉換，既可以提高功率因數，減少電流諧波，又能提高效率，減少元件數量，減少成本，減小電源體積。

然而，上述Boost和半橋DC-DC二合一組合電路由于只能控制Boost電路和DC-DC的共同開關元件，采用傳統的PWM控制器有以下缺陷：

缺陷1：Boost輸出電壓不可控。

缺陷2：Boost電感工作在高輸入交流電壓正弦波峰附近時，由于復位電壓過低(復位電壓＝Vdc-Vin；Vdc：儲能電容C2上Boost輸出電壓)無法磁復位，從而限制了輸入電壓的應用范圍。

缺陷3：當Boost電感工作在電流連續模式下，第一開關元件Q2為硬開關模式，損耗大。

缺陷4：當Boost電感L1在電流不連續模式下，Boost電感L1，Boost電容C1，第二開關元件Q3，儲能電容C2，構成諧振回路，造成環路損耗。

具體原因如下：

結合圖4與圖5所示，不對稱半橋和Boost工作原理為：DC-DC轉換電路采用PWM控制，對DC-DC的輸出參數如電壓，電流，功率進行監視反饋，通過自動控制方法(如PID，零極點法)運算出PWM的占空比Duty，在預設(一般通過控制芯片設定)的固定工作頻率f下，形成PWM驅動波形，控制第一開關元件Q2的導通和截止。

當第一開關元件Q2導通時，第二開關元件Q3截止時：儲能電容C2，第一開關元件Q2、諧振電容Cr、諧振電感Lr和變壓器T1構成串聯諧振半橋DC-DC的初級側半橋功率回路，變壓器T1隔離傳輸能量到次級。同時，Boost電容C1、第一開關元件Q2和Boost電感L1構成Boost回路，Boost電感L1儲存Boost的能量。