[实用新型]连续工作模式开关电源的半滞环脉冲序列控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源,尤其是开关电源的控制装置。

背景技术

开关电源是一种通过控制主功率开关管的导通、关断时间来维持输出电压稳定的电源。它具有功耗小、电能转换效率高，体积小、稳压范围宽等优点，在各类电子产品中都有广泛的应用。随着电力电子技术的发展和电池供电的便携式电子设备的普及，对开关电源的性能要求越来越高。为改善传统的脉冲宽度调制（PWM）技术存在瞬态响应速度较慢、补偿网络设计困难等缺点，近年来提出了一些新型的控制方法，以改善开关电源的性能，使其满足电子设备对开关电源的要求。

脉冲序列（PT）控制技术是一种针对开关变换器工作在电感电流断续模式（DCM）提出的新型定频控制方法，它通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合方式实现对输出电压的调节。由于脉冲序列控制开关变换器具有电路实现简单、不需要补偿网络、瞬态响应速度快和鲁棒性强的优点，非常适用于对可靠性要求较高的开关电源控制系统。但当脉冲序列控制开关变换器工作在电感电流连续模式（CCM）时，由于脉冲序列控制器通过调节电感电流间接调节输出电压，使控制器对输出电压的调节具有滞后性，导致开关变换器出现低频波动现象，稳态及瞬态性能变差。目前的研究表明，通过增大输出滤波电容的等效串联电阻（ESR）可抑制脉冲序列控制连续工作模式开关变换器的低频波动现象，但增大输出滤波电容的等效串联电阻会使输出电压纹波增大。

与本实用新型同时提交的专利申请提供一种开关电源的控制方法，采用该方法可用于控制工作于连续模式的大功率开关变换器，其控制技术简单易行，稳定性和抗干扰能力强，动态性能良好，适用于各种拓扑结构的开关变换器，其具体工作方式中包括：

在每个开关周期起始时刻，根据开关变换器输出电压V_o与基准电压V_ref之间的关系选择该开关周期内的有效控制脉冲，从而实现对连续工作模式开关变换器的控制。其控制脉冲选择规则为：若V_o低于V_ref，采用控制脉冲P_H控制开关变换器中的开关管S；反之，若V_o高于V_ref，采用控制脉冲P_L控制开关管S。

上述的产生控制脉冲P_H的方法是：在某个开关周期起始的t₀时刻，单触发计时器开始计时，控制脉冲P_H由低电平变为高电平，变换器TD中的开关管S开通，电感电流I_L上升；在t₀+τ_{on_H}时刻，单触发计时器结束计时，控制脉冲P_H在保持为高电平固定时间τ_{on_H}后变为低电平，开关管S关断，二极管D开通，电感电流下降；在电感电流下降到预设的电感电流谷值I_v时刻，控制脉冲P_H在保持为低电平时间τ_{off_H}后变为高电平，单触发计时器再次开始计时，开关管S再次开通，变换器进入下一个开关周期。

上述的产生控制脉冲P_L的方法与上述过程类似，区别在于在一个开关周期内控制脉冲P_L为低电平的持续时间为τ_{on_L}（τ_{on_L}<τ_{on_H}）。

与现有技术相比，上述方法的有益效果是：

一、本为连续工作模式开关变换器提供了一种简单可靠的控制方法。该控制方法通过在每个开关周期的起始时刻检测一次输出电压并简单判断其大小，和检测电感电流并简单判断其大小，即可完成对变换器中主开关管S的控制。克服了传统的连续模式变换器控制方法难以避免的检测和处理反馈量复杂、补偿环节设计繁琐等缺点。

二、本所提供的控制方法可抑制脉冲序列控制连续工作模式开关变换器的低频波动现象，使被控变换器的工作范围不受脉冲序列控制变换器电感电流临界条件的限制，拓宽了应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的是为上述开关电源的控制方法提供得以实现的装置。