[发明专利]一种可提高变频纹波控制瞬态性能的控制装置

说明书

本发明涉及一种可提高变频纹波控制瞬态性能的控制装置，包括功率电路和控制器，其通过在传统变频纹波控制的控制电路中增加比较器和或门，由采样的电容电流达到阈值电流所产生的信号与导通/关断定时器产生的信号经过或门得到RS触发器的一路控制信号；采样电容电流与输出电压叠加后与电压外环提供的控制信号通过比较器比较作为RS触发器的另一路控制信号，然后通过驱动电路控制开关装置的功率开关管，调节开关装置的输出电压。本发明在传统变频纹波控制的控制电路中增加第二比较器和或门，当负载跳变发生在固定导通时间内或固定关断时间内，可使导通/关断定时器立即失效，并对负载跳变做出响应，从而提高开关变换器的瞬态性能。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其是一种可提高变频纹波控制瞬态性能的控制装置。

背景技术

随着电子产品的不断普及，作为各种电子设备的动力来源，电源是一个十分重要的组成部件。传统线性电源已无法满足高性能电子产品的需求，特别是通讯、微电子、航天等高新科技行业对电源技术的要求越来越高，开关电源因具有体积小、重量轻和效率高等优点，得到了学术界和工程界的很大关注，并且成为电力电子领域中一个最为活跃的分支。然而，随着电子产品的功能越来越强大，其对开关电源的工作性能，尤其是瞬态性能，提出了越来越高的要求。

开关电源主要由开关功率变换器和控制电路两部分组成，其中开关功率变换器利用功率开关器件实现电能的传递和变换，控制电路根据目标要求对控制变量进行控制。常见的开关功率变换器拓扑结构有Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器、正激变换器、反激变换器等。控制电路能够检测开关功率变换器控制量(如电感电流、输出电压)的变化，并据此产生相应的脉冲信号控制开关功率变换器功率开关器件的工作状态，从而调节传递给负载的能量，实现开关功率变换器的稳定输出。

控制电路的结构和工作原理由开关功率变换器所采用的控制方法决定。对于给定的开关变换器拓扑，采用不同的控制方法对系统的稳态精度和动态性能等产生不同的影响，对于给定的应用场合，开关功率变换器的拓扑结构往往是固定，因此，控制电路的设计在很大程度上决定着开关电源的工作性能。

变频纹波控制技术是一种应用广泛、研究深入的开关变换器控制方式，其具有的多条控制回路可以提高开关变换器的瞬态响应，因此被应用于各种工程中。但是，传统变频纹波控制技术在负载跳变发生在固定导通时间内或固定关断时间内，开关变换器不能立即响应且会产生较大的输出电压冲量。因此，有必要对传统变频纹波控制技术进行改进，提高其瞬态性能以适应一些要求更高的场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种可提高变频纹波控制瞬态性能的控制装置，以便对负载跳变作出快速响应而提高传统变频纹波控制的瞬态性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可提高变频纹波控制瞬态性能的控制装置，包括功率电路和控制器，所述的功率电路具有输入、开关装置、滤波装置和输出，输入经开关装置传输到滤波装置并由滤波装置滤波处理后进入输出，所述的控制器具有：分别与输出连接的电压检测装置和基准电压、与滤波装置连接的电容电流采样装置、分别与电压检测装置和基准电压连接的电压外环误差放大器、与开关装置连接的驱动电路以及阈值电流，还具有第二比较器和或门，第二比较器的两个输入端分别与电容电流采样装置、阈值电流连接，或门的一个输入端连接有导通/关断定时器，或门的另一个输入端与第二比较器的输出端连接，或门的输出端连接有RS触发器，RS触发器的输出端与驱动电路输入端连接。

优选地，所述的开关装置采用开关管S，滤波装置为采用电感和电容组成的低通滤波器，输出装置采用功率电阻R，功率电阻R的范围为0.5Ω～10Ω。

进一步地，所述的电压检测装置采用由运算放大器搭建的电压跟随器，基准电压采用稳压芯片提供，电压外环误差放大器采用运算放大器、电容和电阻搭建的PI补偿器，电容电流采样装置采用由运算放大器搭建的差分放大电路，所述的导通/关断定时器和RS触发器构成变频控制器，驱动电路采用集成驱动芯片。