[发明专利]伪连续导电模式开关变换器定续流占空比控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关变换器的控制方法及其装置，具体为一种伪连续导电模式开关变换器定续流占空比控制方法及实现所述定续流占空比控制方法的装置。

背景技术

近年来，随着电力电子器件技术和电力电子变流技术的发展，开关电源因具有体积小、重量轻、成本低、效率高、功率密度大等突出性能，被广泛应用于工业、交通、通信、IT及国防等领域。

电路参数选择不同，传统的开关变换器将存在两种工作模式，即：电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)和电感电流断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)。工作于CCM模式，开关变换器可以传递更多的能量供给负载，在中、大功率场合得到广泛应用，但因其采用较大的电感值，具有瞬态性能差、成本高等缺点。工作于DCM模式，开关变换器的瞬态响应速度快，但是在大功率下具有较大的电流纹波和EMI噪声，仅适用于小功率场合。电感电流伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)是一种有别于CCM和DCM的开关变换器的第三种工作模式，它兼顾了CCM和DCM开关变换器的优点，适用于宽负载或宽功率范围。此外，PCCM开关变换器还具有解耦控制和抗交叉影响能力强的特点，被应用于单电感多输出电路和功率因数校正电路。因此，对PCCM开关变换器进行深入研究具有理论意义和实用价值。

开关变换器和控制器都是开关电源的重要组成部分，采用不同的控制技术会使开关电源具有不同的性能。开关变换器的控制方法主要有电压型、电流型、电荷型、磁通型以及组合型等控制方法。近年来，电力电子设备的发展日新月异，越来越多的应用场合要求其供电电源具有快速的瞬态响应速度。传统的电压型控制是开关变换器中最常用的控制技术，它具有实现简单，抗干扰能力强的优点，但受误差放大器速度的影响，输入和负载瞬态响应慢。电流型控制中，峰值电流控制具有比电压型控制更快的输入瞬态响应速度， 易于实现变换器的过流保护，但不能精确控制电流，负载瞬态响应速度没有得到改善。其它类型的电流控制，如平均电流控制和谷值电流控制，分别提高了电流的控制精度和输入瞬态性能，但依然没有提高负载瞬态性能。V²型控制是一种“电压型”+“电压型”组合的电压双环控制，其外环与峰值电流控制相同，内环含有输出电压的信息；当负载发生变化时，由于电感电流不能突变，负载电流的变化首先在输出电容支路体现出来，引起输出电容等效串联电阻上纹波电压的变化，因此，该控制方法对负载变化具有快速的瞬态响应速度，近年来受到了广泛关注。

在PCCM开关变换器的控制中，续流开关管的控制对变换器的特性有很大影响。传统PCCM开关变换器的续流控制采用恒定参考电流控制(Constant-Reference-Current,CRC)方式，这种控制方式在轻载条件对变换器的效率影响较为明显，若要保证较高的轻载效率，则需降低续流电流值，但降低续流电流值后，变换器的负载范围将会受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种PCCM开关变换器定续流占空比控制方法，使之同时具有快速的瞬态响应速度和较高的变换器效率。

本发明是这样实现的，提供一种伪连续导电模式开关变换器定续流占空比控制方法，使PCCM开关变换器具有更为快速的瞬态响应速度和较高的变换器效率,包括如下的手段：

主开关管采用电压双环控制，实现输出电压的稳压，续流开关管采用定续流占空比控制，实现电感电流的动态续流；其具体实施方式为：在每个开关周期内，检测输出电压得到信号V_o；将V_o和基准电压信号V_ref送入误差放大器EA得到信号V_e；将V_o和V_e送入比较器CMP得到信号V_T；信号V_T和导通定时器TON输出信号V_ton经过第一触发器RS1产生脉冲信号V_p1，用以控制变换器主开关管的导通和关断；时钟信号CLK和信号V_ton经过第二触发器RS2产生脉冲信号V_p2，用以控制变换器续流开关管的关断和导通。