[发明专利]一种提高同步整流原边反馈反激式电源动态性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高同步整流原边反馈反激式电源动态性能的方法，针对已有的小功率DCM下的动态控制算法存在的不足，尤其是重载切轻载情况下，动态恢复时间过长的缺陷，通过控制变换器原边开关管的关断和副边同步整流管以固定占空比开关，抽取输出端负载电容的能量至原边，使输出电压迅速下降，同时一直以固定的频率对输出电压进行采样，当输出电压降低至额定值时，根据负载大小判断出此时系统对应的跳出高动态模式后的稳态模式，然后系统进入稳态模式。本发明能够将输出电压缩短在2.5ms内，并且系统在离开动态模式进入稳态模式时输出电压纹波很小，显著提高了大功率下反激变换器的动态性能。

技术领域

本发明涉及隔离式开关电源变换器，尤其涉及一种提高同步整流原边反馈反激式电源重载切轻载动态性能的方法，适用于大功率工作时的同步整流反激电源。

背景技术

开关电源通常作为各类用电设备的电源，起到将未调整的交流或直流输入电压变换为调整后的交流或直流输出电压。由于开关电源需要适应于不同的工作条件，对电源的动态响应的性能要求越来越高。好的动态效果要求有小的电压变化以及电压恢复时间。

原边反馈(PSR)反激变换器因为其结构简单、成本低、控制灵活等优点被广泛应用在开关电源领域。PSR反激变换器动态响应性能和实际需求之间存在严重的不平衡，尤其是在大负载切换的情况下，输出电压会出现大幅度波动。为了提高动态响应性能，PSR反激变换器的研究者们提出了很多创新的方法。

有人提出了数字多模式控制算法，不同负载范围采用不同的工作模式，PWM与PFM相结合。当负载在小范围内切换时，能够实现较快、平滑切换。但是该算法各个控制模式之间只能按顺序切换，负载大范围切换时响应时间长、响应速度慢、过冲电压大。

为了能够提高全负载范围内的动态响应性能，Chong Wang等人提出了一种混合的控制方式。该控制方式通过在系统加入一个动态过程检测模块，除了稳态的多模式，另外设置了两个动态工作模式：LTH模式与HTL模式。在LTH模式与HTL模式内，均采用固定周期、固定占空比的方式进行控制。当输出电压接近理想值Vo_ref时，利用Vo的斜率进行负载点的判断，使系统进入正确的稳态工作模式。该方案有效地降低了DCM下的过冲电压和响应时间，提高了变换器的动态性能，但是也存在不足之处。满载切极轻载时，恢复时间过长，需要53ms。

另外，有的控制方法为了加快动态响应的速度，会提高PI参数来加快补偿，以此来提高动态效果，但在多模式控制对提高动态性能效果改善不大。

发明内容

为克服现有技术的局限和不足，本发明提出了一种提高同步整流原边反馈反激式电源动态性能的方法，当负载由重载向轻载切换时，可以限制输出电压的过冲在一定的范围内，并明显缩短动态恢复时间，显著提高动态性能，在多模式控制中不会引起系统的不稳定，对减小电压过冲，减小动态回复时间有很好的效果，使得系统的动态性能更优秀。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种提高同步整流原边反馈反激式电源动态性能的方法，其特征在于：在原边反馈主拓扑结构下，副边采用同步整流的结构，基于数字多模式控制，设置采样模块、多模式判断模块、数字PID模块、高动态控制模块、负载点判断模块和PWM驱动模块构成的控制系统与被控的开关电源构成闭环；

1)采样模块对原边辅助绕组上的电阻分压Vsense进行采样，得到当前的输出电压值Vo_sample和输出电压与其额定值V_{O_REF}的误差信号err＝V_{O_REF}－Vo_sample；