恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及开关电源技术领域，尤其涉及恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，包括功率电路和COT控制器，功率电路包括输入单元、开关装置、储能电感、滤波电路和输出单元，COT控制器包括输出电压检测电路、基准电压电路、比较电路、RS触发电路、导通定时器、驱动电路和RC反馈电路。本发明专利技术将储能电感的电流波纹信号反馈至比较器，使恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置的输出电压跟随储能电感的电流变化，消除了采用较小输出电容ESR存在的脉冲簇发现象，使得恒定导通时间控制Buck变换器工作在稳定状态，解决了目前COT控制Buck变换器的应用局限性。

【技术实现步骤摘要】
恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置
本专利技术涉及开关电源
，尤其涉及恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置。
技术介绍
随着电力电子技术的大力发展，开关电源的应用领域越来越广泛，尤其是汽车电子领域的电子设备对电源的要求越来越高。传统的脉宽调制(pulsewidthmodulation，PWM)控制技术具有无稳态误差、开关频率固定等优点，在开关功率变换器中得到了广泛应用。然而，PWM控制通常需要误差放大器和相应的补偿网络，且补偿网络设计复杂。恒定导通时间(constanton-time，COT)控制是一种基于输出电压纹波且无需误差放大器和补偿网络、开关频率可变的控制技术。COT控制使开关变换器的功率开关管在一个固定的时间内导通，通过控制关断时间来实现控制脉冲占空比的调节，以维持输出电压的稳定。Buck变换器，也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器，COT控制一般应用于Buck变换器中，具有结构简单、轻载效率高、动态响应速度快等优点。然而，目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置还存在如下不足：采用COT控制的Buck变换器对输出电容的要求极其严格，输出电容的类型与容值，尤其是输出电容ESR对整个开关变换器的控制性能有着极大的影响，目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置采用低的输出电容ESR存在多脉冲簇发现象，不稳定。其中，输出电容ESR指电容的等效串联电阻，是任何一个电容上都有的寄生电阻。目前的恒定导通时间控制的Buck变换器需要具有较大输出电容ESR来实现，有些便携式设备或移动终端，装不下体积较大的电解电容，陶瓷电容的体积小，但是陶瓷电容的输出电容ESR非常小，几乎可以忽略，上述不足限制了COT控制电路的集成与推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种降低恒定导通时间控制Buck变换器对输出电容ESR依赖的改善装置。实现本专利技术目的的技术方案是：恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，包括功率电路和COT控制器，功率电路包括输入单元、开关装置、储能电感、滤波电路和输出单元，COT控制器包括输出电压检测电路、基准电压电路、比较电路、RS触发电路、导通定时器、驱动电路和RC反馈电路，输入单元经开关装置连接到储能电感，储能电感经滤波电路连接到输出单元，输出单元经过输出电压检测电路连接比较电路的反相输入端，基准电压电路连接比较电路的同相输入端，比较电路的输出端连接RS触发电路的置位输入端，RS触发电路的输出端通过驱动电路连接开关装置，RS触发电路的输出端连接导通定时器的输入端，导通定时器的输出端连接RS触发电路的复位输入端，RC反馈电路将储能电感上的波纹信号耦合至比较电路的反相输入端。作为本专利技术的优化方案，RC反馈电路包括电阻Rf、电容Cf和电容Cb，电阻Rf的一端连接储能电感的输入端，电阻Rf的另一端连接电容Cf的正极，电容Cf的负极连接储能电感的输出端，电阻Rf的另一端连接电容Cb的正极，电容Cb的负极连接电压检测电路。作为本专利技术的优化方案，电容Cb满足：其中：Cb为电容Cb的电容值，Vin为输入单元提供的输入电压值，TON为RS触发电路的导通时间，VO为输出单元输出的电压瞬时值，R1和R2为并联在输出单元输出的电压瞬时值两端的分压电阻。作为本专利技术的优化方案，开关装置为开关管S，开关管S的漏极与输入单元相连，开关管S的源极与储能电感的输入端相连。作为本专利技术的优化方案，滤波电路包括电容C和电阻r，电容C和电阻r串联连接，电容C的正极连接储能电感的输出端。作为本专利技术的优化方案，比较电路为比较器。作为本专利技术的优化方案，RS触发电路为RS触发器。本专利技术具有积极的效果：本专利技术将储能电感的电流波纹信号反馈至比较器，使恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置的输出电压跟随储能电感的电流变化，消除了采用较小输出电容ESR存在的脉冲簇发现象，使得恒定导通时间控制Buck变换器工作在稳定状态，拓展了输出电容ESR稳定的工作区间，减小了电感电流波纹，本专利技术解决了目前COT控制Buck变换器的应用局限性。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的原理框图；图2是本专利技术的电路原理图；图3是目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置输出的时域波形图；图4是目前使用基于恒定导通时间控制的Buck变换器装置的电压电流平面相轨迹仿真图；图5是本专利技术输出的时域波形图；图6是本专利技术的电压电流平面相轨迹仿真图。其中：1、输入单元，2、开关装置，3、储能电感，4、滤波电路，5、输出单元，6、电压检测电路，7、基准电压电路，8、比较电路，9、RS触发电路，10、导通定时器，11、驱动电路，12、RC反馈电路。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，包括功率电路和COT控制器，功率电路包括输入单元1、开关装置2、储能电感3、滤波电路4和输出单元5，COT控制器包括输出电压检测电路6、基准电压电路7、比较电路8、RS触发电路9、导通定时器10、驱动电路11和RC反馈电路12，输入单元1经开关装置2连接到储能电感3，储能电感3经滤波电路4连接到输出单元5，输出单元5经过输出电压检测电路6连接比较电路8的反相输入端，基准电压电路7连接比较电路8的同相输入端，比较电路8的输出端连接RS触发电路9的置位输入端，RS触发电路9的输出端通过驱动电路11连接开关装置2，RS触发电路9的输出端连接导通定时器10的输入端，导通定时器10的输出端连接RS触发电路9的复位输入端，RC反馈电路12将储能电感3上的波纹信号耦合至比较电路8的反相输入端。其中，驱动电路11主要用于驱动开关装置2，电压检测电路主要用于检测恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置的输出电压。如图2所示，RC反馈电路12包括电阻Rf、电容Cf和电容Cb，电阻Rf的一端连接储能电感3的输入端，电阻Rf的另一端连接电容Cf的正极，电容Cf的负极连接储能电感3的输出端，电阻Rf的另一端连接电容Cb的正极，电容Cb的负极连接电压检测电路6。开关装置2为开关管S，开关管S的漏极与输入单元1相连，开关管S的源极与储能电感3的输入端相连。滤波电路4包括电容C和电阻r，电容C和电阻r串联连接，电容C的正极连接储能电感3的输出端。比较电路8为比较器。RS触发电路9为RS触发器。其中，电感L为储能电感3，Vin为输入单元1提供的输入电压值，VO为输出单元5输出的电压瞬时值，即Buck变换器输出电压的瞬时值，Vref为基准电压电路7提供的基准电压值。Buck变换器稳定工作时的电压和电流是由角频率为ωs＝2πfs的基波正弦分量及其高次谐波正弦分量合成的周期波信号，fs为开关管S的开关频率，一般情况下，与基波正弦分量相比，高次谐波正弦分量的幅值很小，对电路支路阻抗的影响可以忽略不计。为了确保RC反馈电路12不影响电感L两端的电压和电感电流，要求VB≈Vo，即vCf足够小，满足：τf＝RfCf＞＞TON其中，τf是电阻Rf和电容Cb的时间常数，为了确保电感电流iL通过电容Cb几本文档来自技高网...

【技术保护点】
恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，其特征在于：包括功率电路和COT控制器，所述的功率电路包括输入单元(1)、开关装置(2)、储能电感(3)、滤波电路(4)和输出单元(5)，所述的COT控制器包括输出电压检测电路(6)、基准电压电路(7)、比较电路(8)、RS触发电路(9)、导通定时器(10)、驱动电路(11)和RC反馈电路(12)，所述的输入单元(1)经开关装置(2)连接到储能电感(3)，储能电感(3)经滤波电路(4)连接到输出单元(5)，输出单元(5)经过输出电压检测电路(6)连接比较电路(8)的反相输入端，基准电压电路(7)连接比较电路(8)的同相输入端，比较电路(8)的输出端连接RS触发电路(9)的置位输入端，RS触发电路(9)的输出端通过驱动电路(11)连接开关装置(2)，RS触发电路(9)的输出端连接导通定时器(10)的输入端，导通定时器(10)的输出端连接RS触发电路(9)的复位输入端，RC反馈电路(12)将储能电感(3)上的波纹信号耦合至比较电路(8)的反相输入端。

【技术特征摘要】
1.恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，其特征在于：包括功率电路和COT控制器，所述的功率电路包括输入单元(1)、开关装置(2)、储能电感(3)、滤波电路(4)和输出单元(5)，所述的COT控制器包括输出电压检测电路(6)、基准电压电路(7)、比较电路(8)、RS触发电路(9)、导通定时器(10)、驱动电路(11)和RC反馈电路(12)，所述的输入单元(1)经开关装置(2)连接到储能电感(3)，储能电感(3)经滤波电路(4)连接到输出单元(5)，输出单元(5)经过输出电压检测电路(6)连接比较电路(8)的反相输入端，基准电压电路(7)连接比较电路(8)的同相输入端，比较电路(8)的输出端连接RS触发电路(9)的置位输入端，RS触发电路(9)的输出端通过驱动电路(11)连接开关装置(2)，RS触发电路(9)的输出端连接导通定时器(10)的输入端，导通定时器(10)的输出端连接RS触发电路(9)的复位输入端，RC反馈电路(12)将储能电感(3)上的波纹信号耦合至比较电路(8)的反相输入端。2.根据权利要求1所述的恒定导通时间控制Buck变换器多脉冲簇发改善装置，其特征在于：所述的RC反馈电路(12)包括电阻Rf、电容Cf和电容Cb，电阻Rf的一端连接储能电感(3)的输入端，电阻Rf的另一端连接电容Cf的正极，电容Cf的负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：董伟，陈小龙，王国云，任康成，董锋格，
申请(专利权)人：常州星宇车灯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32