[发明专利]一种基于动态峰值电流的无过冲Boost变换器启动控制方法

说明书

本发明提供一种基于动态峰值电流的无过冲Boost变换器启动控制方法，属于开关电源领域。该方法通过比较实时电感电流值与稳态时电感电流的极大值和极小值的大小，从而决定开关的关断还是导通；并且采用稳态时电感电流作为判断依据，可以适用于不同的负载和输入电压；动态所设计控制策略能够同时工作于启动过程和稳态过程并且能够同时实现输出电压和电感电流无过冲。

技术领域

本发明属于开关电源领域，具体涉及一种无过冲Boost开关电源启动控制的新方法。

背景技术

Boost变换器由于其输出电流大、结构简单、效率较高而广泛应用于不同的领域。一般情况下，由于输出端较大容量电容的作用，Boost变换器能够稳定输出电压，但在上电启动时，如果对开关管不加控制，将会导致电感或电容饱和，进而在电路回路中产生一个较大的过冲。如果不加抑制，不仅会导致电源暂态动态性能过差，还会引起供电侧跳闸，甚至损坏电路中的半导体器件。

目前已有的开关变换器的一些暂态控制方法如滑膜变结构控制方法、Boost全桥电路启动控制和Boost变换器暂态控制策略等方法都可以改善这个问题，但是都存在一定的不足，比如滑模变结构控制可以有效抑制电压过冲，但是不能同时抑制电感电流过冲；Boost全桥电路启动控制虽然可以通过增加有源箝位电路来控制电路工作状态从而抑制电感电流，但是电路复杂，成本较高；而Boost变换器暂态控制策略虽然采用电感电流作为决策条件能实现暂态变化过程时对电流的抑制作用，但是到达稳态时又需要切换为相应的稳态控制策略并且判断条件比较复杂，除此之外，该策略中选取的是固定的电感电流阈值作为判断依据，当电路负载或输入电压发生变化时，影响该策略的正确判断。因此，需要一种实时动态并且同时适用于暂态和稳态两种过程的Boost变换器启动控制策略来解决Boost电路启动过程中输出电压和电感电流过冲的问题。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于动态峰值电流的无过冲Boost变换器启动控制策略的设计方法，其电感动态峰值电流会根据负载和输入电压的变化而变化，通过比较实时电感电流和电感动态峰值电流的大小来控制开关导通还是关断，从而防止电压电流过冲。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于动态峰值电流的无过冲Boost变换器启动控制方法，包括以下步骤：

步骤1：设置稳态输出电压参考值V_r、电感值L、电容值C、负载值，电感电流纹波Δi_L；

步骤2：实时采样输入电压v_cc、电感电流i_L、和输出电流i_o，并对采样值进行归一化处理分别得到v_ccn、i_Ln和i_on；

步骤3：由步骤2归一化处理后的输出电流值i_on和输入电压值v_ccn计算得出稳态时电感电流i_Ln,target；

步骤4：结合稳态时的纹波影响，修正稳态时电感电流，得到电感动态峰值电流K；

步骤5：比较实时归一化后的电感电流i_Ln与电感动态电流阈值，确认开关S状态，具体的控制策略为：

其中，Δi_Ln为归一化后的电感电流纹波值。其中，Δi_Ln为归一化后的电感电流纹波值。当实时电感电流小于稳态时电感电流极小值即i_Ln≤(K-Δi_Ln)时，开关管S导通；当实时电感电流大于稳态时电感电流极大值即i_Ln＞K时，开关管S关断；当实时电感电流位于稳态时电感电流极小值与极大值之间即(K-Δi_Ln)＜i_Ln≤K时，开关管S保持之前关断或导通状态不动作。