[发明专利]恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置。

背景技术

随着电力电子技术的大力发展，开关电源的应用领域越来越广泛，尤其是汽车电子领域的电子设备对电源的要求越来越高。传统的脉宽调制(pulse width modulation，PWM)控制技术具有无稳态误差、开关频率固定等优点，在开关功率变换器中得到了广泛应用。然而，PWM控制通常需要误差放大器和相应的补偿网络，且补偿网络设计复杂。恒定导通时间(constant on-time，COT)控制是一种基于输出电压纹波且无需误差放大器和补偿网络、开关频率可变的控制技术。COT控制使开关变换器的功率开关管在一个固定的时间内导通，通过控制关断时间来实现控制脉冲占空比的调节，以维持输出电压的稳定。Buck变换器，也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，COT控制一般应用于Buck变换器中，具有结构简单、轻载效率高、动态响应速度快等优点。

然而，目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置还存在如下不足：采用COT控制的Buck变换器对输出电容的要求极其严格，输出电容的类型与容值，尤其是输出电容ESR对整个开关变换器的控制性能有着极大的影响，目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置采用低的输出电容ESR存在多脉冲簇发现象，不稳定。其中，输出电容ESR指电容的等效串联电阻，是任何一个电容上都有的寄生电阻。目前的恒定导通时间控制的Buck变换器需要具有较大输出电容ESR来实现，有些便携式设备或移动终端，装不下体积较大的电解电容，陶瓷电容的体积小，但是陶瓷电容的输出电容ESR非常小，几乎可以忽略，上述不足限制了COT控制电路的集成与推广。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种降低恒定导通时间控制Buck变换器对输出电容ESR依赖的改善装置。

实现本发明目的的技术方案是：恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，包括功率电路和COT控制器，功率电路包括输入单元、开关装置、储能电感、滤波电路和输出单元，COT控制器包括输出电压检测电路、基准电压电路、比较电路、RS触发电路、导通定时器、驱动电路和RC反馈电路，输入单元经开关装置连接到储能电感，储能电感经滤波电路连接到输出单元，输出单元经过输出电压检测电路连接比较电路的反相输入端，基准电压电路连接比较电路的同相输入端，比较电路的输出端连接RS触发电路的置位输入端，RS触发电路的输出端通过驱动电路连接开关装置，RS触发电路的输出端连接导通定时器的输入端，导通定时器的输出端连接RS触发电路的复位输入端，RC反馈电路将储能电感上的波纹信号耦合至比较电路的反相输入端。

作为本发明的优化方案，RC反馈电路包括电阻R_f、电容C_f和电容C_b，电阻R_f的一端连接储能电感的输入端，电阻R_f的另一端连接电容C_f的正极，电容C_f的负极连接储能电感的输出端，电阻R_f的另一端连接电容C_b的正极，电容C_b的负极连接电压检测电路。

作为本发明的优化方案，电容C_b满足：

其中：C_b为电容C_b的电容值，V_in为输入单元提供的输入电压值，T_ON为RS触发电路的导通时间，V_O为输出单元输出的电压瞬时值，R1和R2为并联在输出单元输出的电压瞬时值两端的分压电阻。

作为本发明的优化方案，开关装置为开关管S，开关管S的漏极与输入单元相连，开关管S的源极与储能电感的输入端相连。

作为本发明的优化方案，滤波电路包括电容C和电阻r，电容C和电阻r串联连接，电容C的正极连接储能电感的输出端。

作为本发明的优化方案，比较电路为比较器。

作为本发明的优化方案，RS触发电路为RS触发器。