[发明专利]一种提高开关电源输出精度的控制方法

说明书

一种提高开关电源输出精度的控制方法，基于包括采样模块、精度控制模块、误差计算模块、PID模块以及PWM模块构成的控制系统，该控制系统与受控的开关电源连接起来构成一个闭环,通过检测输出电压控制模式切换，在输出电压超出上限电压时，通过模式切换使电路进入DCM模式，减小输入能量，使输出电压稳定在调节范围内，在输出电压低于下限电压时，通过模式切换使电路进入CCM模式，增加输入能量，使输出电压快速恢复到调节范围内。在正常调节过程中，输出电压的变化被限制在上限电压与下限电压之间，电压输出纹波减小，精度得以提高。

技术领域

本发明涉及开关电源，尤其涉及一种提高开关电源输出精度的控制方法，能够减小开关电源输出纹波，提高开关电源的输出精度。

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，对电源的输出精度性能要求越来越高。随着工艺尺寸逐渐减小，芯片内的器件耐压也减小，若此时电源电压过大，则容易使芯片器件所加电压过高或消耗功率过大而损坏，而电源电压输出过低时，又会使某些器件性能下降，甚至不能工作。当输出电压精度不高，纹波较大时，则会影响芯片的性能。如数字电压表中要求内部有极精确的稳定电源，以保证电压/数字的转换精度；又如示波器内的电源必须稳定，以保证光点的偏转灵敏度、扫描时间等的准确。

在当今的电源管理中，高的电源效率已成必要性能。很多高压电源(如输入为市电电压的反激变换器)为了实现高效率，采用软开关技术，在原边功率管漏端电压下降到零时导通，即谷底导通技术。而该技术虽然实现了高效率，但由于其实际导通时间与系统理论计算的导通时间有偏差，所以相比非谷底导通电路，该电路带来的输出电压文波偏大。同时在一个SOC(System On Chip)系统中,不同模块需要的电流能力不同，即使同一个模块在不同时刻工作模式不同，其所需要的电流也不同。这就带来电源芯片给这些模块供电的电流不固定，当电源提供的电流刚好使电源工作在连续导通模式(CCM)与断续导通模式(DCM)临界区，且电源为输出断续结构的电路，则电路工作在CCM下，其获得的输出能量与电感电流增大的量之间存在迟滞，而DCM下由于当前周期将能量全部传给输出端，故获得输出能量与电感电流增加量之间无迟滞。若电源工作多个CCM后进入DCM，再经过多个DCM后进入CCM，则输出电压纹波会很大，输出精度很低。

此外对于调节精度过低的电源芯片，在芯片工作在DCM与CCM边界时，同样也会出现一段负载区域，输出电压纹波大，精度低的现象。

因此由于输出精度要求越来越高，软开关控制方法带来的输出精度低的问题，提出一种提高输出电压精度的控制方法。对减小电压过冲与欠压，减小输出纹波，有很好的效果，对提高电路的输出精度性能很有必要。

本申请人的在先申请《一种提高开关电源动态响应的控制方法》针对系统输出负载切换时(如重载切换成轻载或轻载切换成重载)，输出电压会产生较大的过冲或欠冲的问题提出了动态快速恢复算法，使得输出电压能够在尽量短的时间内恢复到正常调节范围内，从而减小了输出电压过冲或欠冲，即属于动态调节，系统采用谷底导通模式使得实际开关周期与理论计算的开关周期可能存在最大半个谐振周期的差异，故电感上的电流相比非谷底开关导通的电源系统会不稳定，同时该结构电源属于输出电流断续的结构，该结构存在右边平面零点，会带来补偿环路的相位延迟，最终导致在稳定输出负载情况下输出电压纹波大的问题。

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开关电源输出精度的控制方法，属于稳态调节，针对系统在稳定输出负载下，输出纹波大、精度低的问题提出相应的算法，可以限制输出电压的过冲与欠压在一定的范围内，并减小输出纹波，提高输出精度，在多模式控制中不会引起系统的不稳定，使得电路的输出精度性能更优秀。