[發(fā)明專利]一種分段函數(shù)補償法改進型Ton/Toff電路架構的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112688676B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 郎寧;馬先林;高超
• 申請（專利權）人: 道崇電子科技（上海）有限公司
• 主分類號: H03K17/13
• 分類號: H03K17/13
• 代理公司: 南昌金軒知識產(chǎn)權代理有限公司 36129
• 代理人: 殷康明

本發(fā)明涉及一種分段函數(shù)補償法改進型Ton/Toff電路架構的方法，以關鍵元件參數(shù)或其相關系統(tǒng)設計變量為輸入變量、用滿足特定條件的分段函數(shù)產(chǎn)生補償量，對上、下限閾值進行補償。利用關鍵元件參數(shù)或其相關系統(tǒng)設計變量產(chǎn)生補償量對上、下限閾值進行補償?shù)母倪M型Ton/Toff電路架構，其特點是補償函數(shù)是關鍵元件參數(shù)或其相關系統(tǒng)設計變量的分段函數(shù)。一方面當系統(tǒng)的開關損耗與散熱是主要矛盾時，通過選取合適的元件取值，就可以通過犧牲一部分紋波特性來降低系統(tǒng)的開關損耗，降低散熱挑戰(zhàn)。另一方面當系統(tǒng)的開關損耗、散熱以及元件成本不是主要矛盾時，選取適宜的元件就能提升受控參數(shù)的紋波特性。

技術領域

本發(fā)明涉及電子電路與集成電路技術領域，尤其是涉及一種分段函數(shù)補償法改進型Ton/Toff電路架構的方法。

背景技術

Ton/Toff電路架構的工作原理如附圖1所示：目標參數(shù)與系統(tǒng)中的某個參數(shù)存在對等關系，通過切換系統(tǒng)中功率開關的on、off狀態(tài)，使系統(tǒng)中的這個參數(shù)分別線性地增加和線性地減少，這樣，只需要為該參數(shù)設定一個下限閾值VL和一個上限閾值VH，在參數(shù)達到VL時將開關切換為on狀態(tài)，參數(shù)開始線性上升；在參數(shù)達到VH時將開關切換為off狀態(tài)，參數(shù)開始線性下降，這樣周期循環(huán)，受控參數(shù)在VL、VH間線性來回變化，則該參數(shù)的平均值Va就等于(VH+VL)/2，也就是說，只需要將該參數(shù)選為控制參數(shù)，通過設置其VH和VL，就能獲得所需的目標參數(shù)。

這種電路架構的工作周期T取決于控制參數(shù)從VL上升到VH的時間(Ton)與從VH下降到VL的時間(Toff)之和，因此這種架構被成為Ton/Toff架構。而其他架構的工作周期都是用其他方式來確定的。Ton/Toff架構不但電路實現(xiàn)簡單，而且還有一些其他架構所不具備的優(yōu)點，所以在一些應用中成為首選架構。

記Δ＝VH-VL為上、下限之間的差值，則對于Ton/Toff架構，本式成立：VH-Va＝|VL-Va|＝Δ/2，而Δ/2代表著參數(shù)偏離平均值的最大程度，表征了參數(shù)的紋波特性。

因為在on、off期間參數(shù)線性變化，所以變化所需的時間完全由上升斜率sr、下降斜率的絕對值sf確定：

Ton＝Δ/sr (1)；

Toff＝Δ/sf (2)；

T＝Ton+Toff＝Δ/sr+Δ/sf (3)；

f＝1/T＝(sr+sf)/Δ (4)；

其中T為系統(tǒng)的切換周期，f為系統(tǒng)的切換頻率。

Ton/Toff的上升、下降的斜率sr、sf必然地與系統(tǒng)中的某個關鍵元件的參數(shù)取值有關，因而設計者才能進行系統(tǒng)的方案設計。以一種很常見的采用電感作為儲能單元的升壓型恒流輸出的Ton/Toff實際應用電路為例，目標參數(shù)是平均輸出電流，受控參數(shù)是電感電流，而決定電感電流變化斜率的元件參數(shù)就是電感量。

假設系統(tǒng)中的某元件A的參數(shù)x決定著受控參數(shù)的升降斜率絕對值：

sr＝sr(x) (5)；

sf＝sf(x) (6)；

注意在實際應用中，總滿足x0的條件，即元件參數(shù)不會取負值或0。為了獲得穩(wěn)定性，sr(x)和|sf(x)|必須都是x的嚴格單調函數(shù)，即dsr/dx、dsf/dx恒為正或恒為負。實際可選的元件的sr(x)與sf(x)之間必然具有相同的單調性，而且，即如果上升斜率隨x的增加而增加，那么下降斜率絕對值也同樣隨x的增加而增加。進一步，sf(x)與sr(x)之間存在著簡單的對應關系：

sf(x)＝k*sr(x)，其中k0 (7)；

由此有：

f(x)＝(1+k)sr(x)/Δ (8)；

df/dx＝(1+k)dsr/dx/Δ (9)；