[发明专利]一种提高开关电源输出精度的控制方法

摘要

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。

主权项

1.一种提高开关电源输出精度的控制方法，其特征在于：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；采样模块包括采样电路和采样计算模块，采样电路通过开关电源的输出分压得到输出电压信息，采样计算模块根据该输出电压信息计算得到对应输出电压大小信息的采样电压Vo并同时输出给误差计算模块和精度控制模块；精度控制模块包括电压监测模块和模式切换模块，电压监测模块接收采样模块输出的采样电压Vo并根据采样电压Vo的大小分别与设定的采样电压Vo上限值Vomax、采样电压Vo下限值Vomin的大小关系，判断是否采用模式切换，选择是采用CCM模式还是DCM模式；电压监测模块中包含两个比较器以及一个逻辑单元，其中一个比较器用于比较采样电压Vo与采样电压Vo的设定上限值Vomax之间的大小，另一个比较器用于比较采样电压Vo与采样电压Vo的设定下限值Vomin之间的大小，两个比较器的输出分别连接至逻辑单元，逻辑单元根据两个比较器的比较结果，输出模式选择结果mode_F给模式切换模块，当Vo＜Vomin，逻辑单元输出mode_F＝1，为CCM模式；当Vo＞Vomax，逻辑单元输出mode_F＝0，为DCM模式；当Vo介于Vomin与Vomax之间，模式选择结果mode_F保持当前选择的模式不变；模式切换模块接收电压检测模块输出的模式选择结果mode_F和输出分压得到的输出电压信息Vsense，将输出电压信息Vsense与零电平信号GND进行比较，产生反应电感电流下降为零的信号ZCMP，该信号ZCMP是决定DCM模式下功率管导通的信号，而内部时钟Fclk是决定CCM模式下功率管导通的信号，DCM模式和CCM模式下的功率管的关断信号都由PID模块输出信号VPI决定；ZCMP信号与内部时钟Fclk通过二选一逻辑组合门电路，根据模式选择结果mode_F的不同值，产生模式切换结果控制信号mode_ctl给PWM模块；误差计算模块接收采样模块输出的采样电压Vo，用参考电压Vref减去采样电压Vo的差，得到当前采样电压误差e1输出给PID模块，PID模块根据采样电压误差e1，通过比例参数Kp，积分参数Ki，微分参数Kd进行PID运算，得到补偿结果VPI输出给PWM模块，用于确定下一周期峰值电流值；PWM模块包括PWM单元和驱动单元，PWM单元的输入为模式切换模块输出的模式切换结果控制信号mode_ctl和PID模块输出的补偿结果VPI，通过计算得到开关周期Ts和峰值电流Ipeak，经驱动单元输出占空比波形，对开关电源功率管的栅极实现环路控制，模式切换结果mode_ctl决定功率管的导通，补偿结果VPI决定功率管的关断；重复上述过程，再次对开关电源的输出电压进行采样，循环控制开关电源功率管的开通和关断，以使系统更加稳定，从而获得更高的输出精度。