[发明专利]Boost变换器暂态控制策略的设计方法

说明书

本发明公开了一种Boost变换器暂态控制策略的设计方法，即根据输出端负载的跳变情况，判断出输出电流是突增还是突减，若突增启动电流突增暂态控制策略，若突减启动电流突减控制策略，若没有发生突变，则沿用电流滞环稳态控制策略。所设计的暂态控制策略在维持输出电压波动幅度的基础上有效缩短了暂态恢复过程，提高了输出电压的稳定性。

技术领域

本发明涉及开关电源设计领域，具体来说就是一种Boost开关电源暂态控制策略的新方法。

背景技术

Boost变换器由于其结构简单、易于实现、效率较高而广泛应用于电源场合，一般情况下，Boost变换器都能够稳定输出电压，但在负载发生跳变的情况下，电压会出现一定的过冲，就会出现暂态恢复过程时间过长的问题，导致电源的动态性能过差。

Boost变换器暂态控制策略主要解决的是在维持输出电压波动幅度的基础上暂态恢复过程时间过长的问题，目前已有的开关变换器的控制方法有滑模变结构控制方法、电压型控制方法、峰值电流控制等方法，但是这些方法都存在一定的不足，比如滑模变结构控制方法以牺牲稳态精度为代价提高了动态性能，电压型控制方法仅通过检测输出电压进行单环反馈控制，具有电路简单的优点，但是对输入电压和负载变化的响应速度慢。

在设计开关电源中，开关频率的选取对开关电源的性能影响很大，开关频率太大会造成过大开关损耗，对于Boost变换器开关频率的大小会影响到电感值的选取，也会影响到电容值的选取，因此开关频率的选取至关重要。同时电感电流的补偿取决于电压偏差的增益，增益足够大就会越接近输出电压，但是实际增益越大，输出电压产生的过冲也会越大，太小会导致启动时间过长且调节力度不够，所以应结合实际情况选择合适的增益。

以上提出的方法均存在一定不足，不能很好地解决在维持输出电压波动幅度的基础上缩短暂态恢复时间的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Boost变换器暂态控制策略的设计方法，该方法能够在发生负载跳变的情况下输出电压快速恢复到期望输出电压值，从而改善暂态恢复时间过长的问题。

用于实现上述目的的技术方案是：一种Boost变换器暂态控制策略的设计方法，其特征是

1)要实现电流滞环控制Boost DC-DC变换器，首先要通过实时采样输入电压、电感电流、输出电流以及输出电压从而得出平均电感电流；

2)根据电流滞环稳态控制策略进行仿真，仿真过程包括稳态过程以及暂态过程，根据实时电感电流与电流滞环上下阈值进行比较控制开关管的导通与关断；

3)根据电流滞环稳态控制策略下的仿真结果分析负载发生跳变时所出现的问题，并针对负载发生跳变所出现的问题分别提出负载电流突增和突减的暂态控制策略；

4)根据判断输出电流是否发生突增还是突减可转换控制策略，若突增启动电流突增暂态控制策略，若突减启动电流突减控制策略，若没有发生突变，则沿用电流滞环稳态控制策略；

根据电流滞环稳态控制和暂态控制策略下的暂态恢复时间，对比后可知负载发生跳变的情况下，使用暂态控制策略可明显缩短动态响应时间，并且暂态过程恢复后输出电压基本接近期望电压值；

考虑到计算和控制等因素，选择合适的硬件参数便于检测。

与已有技术相比，本发明的优点是：(1)输出电压波动幅度维持在一定范围；(2)采用暂态控制策略，有效地解决了动态响应时间过长的问题；(3)结构简单容易实现。

附图说明

图1是本发明的电路基本结构图。

图2(a)是开关导通拓扑图。

图2(b)是开关关断拓扑图。