[發(fā)明專利]一種反激式開關(guān)電源數(shù)字環(huán)路補償器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811212964.7
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109167519A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳寶遠;李博健;劉洋
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種反激式開關(guān)電源數(shù)字環(huán)路補償器。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源的集成化越來越高。數(shù)字開關(guān)電源的補償器設(shè)計是開關(guān)電源控制器設(shè)計中的一個關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字補償器的實現(xiàn)方法和算法的優(yōu)化，直接影響到開關(guān)電源的控制精度和紋波系數(shù)。本發(fā)明主要講述一種數(shù)字控制的flyback電路閉環(huán)系統(tǒng)的S域小信號模型，該模型中的閉環(huán)回路分為幾個主要的部分：功率變換級G_s(s)、采樣G_ad(s)、數(shù)字補償器G_c(s)、和DPWM發(fā)生器G_dpwm(s)。本發(fā)明所述數(shù)字環(huán)路補償器，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中瞬態(tài)控制特性相對來說比較差等缺陷，采用積分分離PID算法，不僅提高了系統(tǒng)的響應(yīng)時間，而且降低了系統(tǒng)的超調(diào)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種數(shù)字式環(huán)路補償器的控制裝置及方法。

背景技術(shù)

線性電源具有體積大，效率低下，功率密度小的缺點，而開關(guān)電源的出現(xiàn)克服了線性電源的這些缺點，近年來得到了快速發(fā)展。就研制的技術(shù)難度而言，開關(guān)電源比線性電源的技術(shù)難度大，這也是開關(guān)電源的快速普及和推廣受到限制。市面上開關(guān)電源控制電路是采用誤差放大器、電源管理芯片、比較器等實現(xiàn)。控制器存在電路設(shè)計復(fù)雜、元器件數(shù)量多、控制性能易受環(huán)境影響、控制電路成型后很難修改等缺點，這給開關(guān)電源的集成化和模塊化帶來障礙。隨著微電子的快速發(fā)展，高性能微控制器、DSP、FPGA等集成度越來越高，性能不斷提高，價格日漸降低，為數(shù)字開關(guān)電源的研究提供了很好的前提條件。

基于電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)、單片機技術(shù)和數(shù)字信號處理器(DSP)技術(shù)等數(shù)字技術(shù)開發(fā)的數(shù)字電源通過軟件和硬件設(shè)計，實現(xiàn)PWM反饋回路的數(shù)字控制。DSP可通過內(nèi)置PID算法生成數(shù)字PWM波形控制主功率變換器；配合A/D轉(zhuǎn)換和CPLD等芯片檢測系統(tǒng)電流、電壓和溫度參數(shù)，經(jīng)內(nèi)部處理調(diào)整PWM信號輸出，實現(xiàn)調(diào)節(jié)電源輸出和各種保護功能，還可以對同步整流電路進行精確的同步控制。

數(shù)字開關(guān)電源的補償器設(shè)計也是開關(guān)電源控制器設(shè)計中的一個關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字補償器的實現(xiàn)方法和算法的優(yōu)化，直接影響到開關(guān)電源的控制精度和紋波系數(shù)。

因此，需要一種能夠保證開關(guān)電源的控制精度和紋波系數(shù)的時候，不僅可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間，而且降低了系統(tǒng)的超調(diào)量的開關(guān)電源控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，提供一種能夠在保證開關(guān)電源的控制精度和紋波系數(shù)的時候，不僅可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間，而且降低了系統(tǒng)的超調(diào)量的開關(guān)電源控制方法。

一種反激式開關(guān)電源數(shù)字環(huán)路補償器的設(shè)計方法，具體包括以下步驟：

步驟一：建立Flyback電路數(shù)學模型，得出交流小信號系統(tǒng)傳輸函數(shù)G_vd(s)，然后經(jīng)過S域轉(zhuǎn)換得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。由狀態(tài)空間平均法可得反激式開關(guān)電源的小信號數(shù)學模型。反激式開關(guān)電源在一個開關(guān)周期內(nèi)有兩個工作狀態(tài)。工作狀態(tài)1：在每個周期的(0-dT_s)時間段，開關(guān)管Q1導通，二極管D截止。工作狀態(tài)2：在每個周期的(dT_s-T_s)時間段，開關(guān)管Q1導通，二極管D截止。

小信號狀態(tài)變量方程得到

由此可以得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)

即，反激轉(zhuǎn)換器連續(xù)時間小的信號傳遞函數(shù)。其中，R_L為勵磁電感內(nèi)組，R為負載電阻。