[发明专利]一种开关电源近似恒功率控制的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源控制领域，特别是指一种开关电源近似恒功率控制的装置及方法。

背景技术

通讯设备中开关电源的负载是电信设备和蓄电池，也就是开关电源既要向电信设备供电，也要向蓄电池充电。目前，开关电源大都采用恒流整流器的开关电源系统，采用这种开关电源系统的控制原理如图1(a)所示，当负载电流小于限流值I₁时，整流器的输出电流随着负载的增大而增大，但是输出电压保持不变，当输出电流达到限流值I₁，负载进一步增大时，整流器进入恒流阶段，整流器的输出电压会快速下降，如果此时负载继续增大，整流器进入限流回缩阶段，输出电压会进一步减小至0，整流器关闭。

随着对开关电源高效、节能的要求的提出，开关电源的恒功率输出控制技术应运而生，采用恒功率整流器的开关电源系统，要比传统的恒流型开关电源系统所需的整流模块数量要少，极大地节约了投资。同时，对于输出相同功率的开关电源而言，恒功率整流器的开关电源比恒流整流器的开关电源的限流值高，在整流器输出电压较低时，可以提供较大的输出电流，保证对电信设备的供电，以及对蓄电池的快速充电。恒功率整流器开关电源系统的控制原理如图1(b)所示，负载增大，开关电源的输出电流也随之增大，输出电压保持不变，此时，电路的输出功率也在增大，当输出电流达到恒功率控制点I₁时，若负载进一步增大，整流器进入恒功率控制阶段，随着负载的持续增大，输出电流也随之增大，整流器控制输出电压降低，保持输出功率不变，若负载继续增大，输出电流增大，达到限流值I₂，整流器进入恒流阶段，之后与恒流整流器的控制原理相同。

传统的恒功率整流器大致可以通过两种方式实现：一种是软件方式实现恒功率整流器，如图2所示：通过单片机编程，对输出电压采样和输出电流采样进行计算，控制计算得到的功率为恒定值，通过脉冲宽度调制(PWM)控制电路对计算得到的功率进行调节，从而实现恒功率输出。另外一种是硬件方式实现恒功率整流器，如图3所示，通过模拟乘法器根据功率计算公式，计算采样获取的输出电压和输出电流，使计算得到的功率为恒定值，通过限流电流对计算得到的电压进行调节，从而实现恒功率输出。但是这两种方式中的单片机以及模拟乘法器的价格较高，不利于成本控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种开关电源近似恒功率控制的装置及方法，元器件简单，易于实现，有利于控制成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种开关电源近似恒功率控制的装置，该装置包括：输出电压采样电路、比例电路、叠加电路和限流电路；

输出电压采样电路，用于对输出电压进行采样，将获取的采样电压发送给比例电路；

比例电路，接收输出电压采样电路发送的采样电压，并接收基准电压，用于根据运算放大器计算公式，对所述采样电压和所述基准电压进行比较运算，将运算结果发送给叠加电路；

叠加电路，接收比例电路发送的运算结果，并接收采样电流，用于根据叠加公式，对所述运算结果和所述采样电流进行叠加，将叠加结果发送给限流电路；

限流电路，用于根据叠加结果对输出电压进行调节，使叠加结果的叠加值为固定值。

上述方案中，所述输出电压采样电路，通过电阻分压方式对输出电压进行采样。

上述方案中，所述比例电路，包括双电源运算放大器、电阻、钳位单元，采样电压为运算放大器的正相输入，基准电压为运算放大器的反相输入，采样电压大于基准电压时，根据运算放大器计算公式，运算结果为正，且运算结果随着采样电压的变化而变化；采样电压小于基准电压时，运算结果为固定值，为二极管的正向导通电压的负数；或者，包括单电源运算放大器、电阻，采样电压为运算放大器的正相输入，基准电压为运算放大器的反相输入，采样电压大于基准电压时，根据运算放大器计算公式，运算结果为正，运算结果随着采样电压的变化而变化；采样电压小于基准电压时，运算结果为固定值0。

上述方案中，所述限流电路具体用于，随着输入的采样电流变化，接收的叠加结果的叠加值随之变化，比较叠加值与固定值的大小，根据比较结果调节输出电压，使叠加电路的叠加值与固定值相等。

上述方案中，所述基准电压由基准电路发送给所述比例电路。

上述方案中，所述采样电流由输出电流采样电路发送给所述叠加电路。

本发明还提供了一种开关电源近似恒功率控制的方法，该方法包括：