一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法技术

本发明专利技术在现有原边反馈式反激电源CCM恒压控制的基础上，提供了一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法，该方法结合数字反馈技术，提出了一种带有数字逼近式模式检测策略和自适应参数调整策略的恒压控制。通过引入逼近式模式检测，有效区分DCM与CCM两种模式，提高不同模式下采样的稳定性；通过自适应调整参考电压和PI参数，大负载变化时，充分利用目前CCM稳态恒压的优势，阶梯式修正CCM采样误差，消除了CCM参考电压硬调节所造成的恒压不稳定。本发明专利技术能够让PSR反激电源在大功率全负载范围内满足恒压精度为±1％，并实现大功率CCM应用的稳定负载调整，进一步扩大了原边反馈反激式开关电源的普适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隔离式开关电源变换器
，特别涉及一种提高原边反馈反激电源在CCM(电流连续模式)下输出恒压稳定性的方法。
技术介绍
近年来，随着互联移动电子设备的更新进步，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。电源作为各种电子设备必备的组成部分，直接影响到电子设备的技术性能指标和工作的可靠性。电子产品以及其充电适配器的的高功率、小型化、便携性要求成为了行业关注点。产业的带动存在相互性，共通性。目前，电池产业的科技进步、新材料的使用让现有电源适配器的需求和目标逐步扩展到大功率快速充电的范围。在众多电源拓扑中，反激式变换器的电路结构简单、成本低廉。近些年来，结合原边反馈控制(PSR)技术，十分满足小型化需求。扩展到大功率应用中，反激结构为避免电流应力，提高变压器效率，多采用带电流连续模式(CCM)的电流模反馈控制。但是反激结构工作在CCM，利用原边反馈很难得到输出电压的精确信息。并且CCM的电流模反馈控制容易产生次谐波振荡，影响恒压稳定性。因此需要优化PSR反激电源CCM采样策略和反馈控制方式，提高恒压稳定性。目前比较主流的CCM恒压策略是采用CCM中间歇插入电流断续模式(DCM)，利用原边辅助绕组在DCM的拐点信息，对CCM下的参考电压进行调整补偿，实现CCM下的高精度恒压。参看图1，所示为现有技术中一种带CCM参考电压调整的原边反馈反激式变换器的电路图。所述的开关电源主要通过原边反馈控制电路101输出的duty占空比信号去控制开关电源主开关MOS管来实现恒压输出。具体的，通过原边辅助绕组处采样电阻分压，得到采样波形Vsense，经过102得到DCM工作的拐点电压值或者CCM工作的某个固定点电压值。当前状态由103进行粗略判断。再由104结合当前的状态Mode以及采样的电压值Vc，去判断是否进行参考电压调整并在CCM工作时进行调整，最终由105利用电流采样Isense进行电流模反馈调节，输出驱动信号duty，来实现恒压输出Vo的目的。由以上描述可知，现有的带CCM参考电压调整的恒压控制电路框架为101，其中包括：原边反馈采样电路102，模式选择电路103，参考电压调整电路104和电流模反馈电路105。然而，在实际运用中，该电路结构的输出恒压稳定性是不理想的。一方面，轻载DCM工作和重载CCM工作中间歇插入DCM，两种情况采样策略迥然不同。而该电路对DCM与CCM的模式并没有进行有效区分，这将影响采样的稳定性。另一方面，目前针对CCM的参考电压调整方案不够成熟。负载突变时，参考电压调节过大，容易造成PI补偿漂移，
产生CCM次谐波振荡，大大影响CCM恒压稳定性。
技术实现思路
针对现有原边反馈反激式电源CCM恒压策略的缺陷，结合数字控制易补偿的优势，本专利技术提供了一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法，该方法利用逼近式模式检测和自适应参数调整，结合DCM与CCM两种不同的采样机制，提高了PSR反激电源在CCM工作以及大负载切换下的恒压稳定性。最终通过仿真和测试，能够实现全负载范围内恒压精度为±1％，保证模式切换纹波小、无次谐波振荡。本专利技术优化了大功率反激变换器在CCM下恒压稳定性。实现了大功率情况下低成本、结构简单的反激PSR结构的沿用，进一步扩大了原边反馈反激式开关电源的普适性。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法，基于原边反馈主拓扑结构下反激式电源CCM恒压控制方法，通过对原边辅助绕组进行采样得到过零比较信号Vzvs_comp和反映输出电压信息的Vsense信号进行模式判断，在DCM下利用拐点实现恒压输出，在CCM通过电压偏离误差限进行自适应参考电压调整和PI参数调整，实现恒压输出；其特征在于：通过引入数字逼近式模式检测，有效区分DCM与CCM两种状态，配合DCM与CCM的采样策略，在CCM中通过间歇插入DCM得到电压偏离误差限，根据电压偏离误差限大小，采用自适应查表的方式，进行参考电压调整和PI参数调整，以消除CCM参考电压硬调节所造成的恒压不稳定；包括逼近式状态检测模块、采样模块、自适应参考电压调整模块和自适应PI调节模块；其中：逼近式模式检测模块包括峰值电流锁定模块和电流零点检测模块两个部分，逼近式状态检测模块接受原边辅助绕组输出电压信息Vsense和自适应PI调节模块输出的峰值电流限定信号信息Vpeak_PI，在接近临界模式BCM的情况下，参考原边辅助绕组输出电压信息Vsense波形和电流零点检测模块采样到过零比较信号Vzvs_comp波形。通过峰值电流限定信号信息Vpeak_PI的大小调整，使过零比较信号Vzvs_comp接近BCM临界值，利用状态判断锁定临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM，以此作为模式的分界点，区分当前是DCM还是CCM工作，并切换到相应的模式Mode，将该模式信息Mode传递给采样模块，使采样模块能够方便地调整采样策略，将临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM传递给自适应PI调节模块，使自适应PI调节模块能够减缓临界BCM附近的PI变化量，以共同提高模式切换恒压稳定性；采样模块包括DCM拐点采样模块和CCM定点采样模块两个部分，当接收到逼近式模式检测模块输出的模式信息Mode后，根据工作模式，在DCM下调用DCM拐点采样模块得到拐点电压信息Vknee，在CCM下同时调用DCM拐点采样模块和CCM定点采
样模块得到定点电压信息Vc，将拐点电压信息Vknee和定点电压信息Vc分别传递给自适应参考电压调整模块和自适应PI调节模块；自适应参考电压调整模块包括误差限判断模块和参考电压调整模块两个部分，当接收到采样模块得到的电压信息后，对采样模块在CCM下插入DCM得到的拐点电压信息Vknee进行分析，得到其与理想参考电压Vref的误差限大小，通过误差限判断模块判断出偏离最终参考电压值的误差限大小del_V，根据误差限大小del_V，采用自适应查表的方式，自适应的调整参考电压，以防止参考电压硬调节所产生的瞬时PI参数动荡，从而在电流模反馈控制时引起CCM下的次谐波振荡，自适应参考电压调整模块将误差限大小del_V传递给自适应PI调节模块；自适应PI调节模块，接收到的信息包括原边峰值电流采样信息Isense、自适应参考电压调整模块输出的误差限信息del_V、采样模块输出的电压信息Vknee和Vc以及逼近式状态检测模块输出的临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM，根据临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM以及误差限信息del_V，通过自适应查表的方式进行PI参数调整，减缓临界PI变化量，实现更精确的临界峰值捕捉，配合反馈通路调节电流模限定值，得到占空比duty信号输出给开关管，控制其通断实现CCM恒压稳定性。本专利技术的优点及显著效果：针对现有原边反馈反激式电源CCM恒压策略的缺陷，本专利技术在现有原边反馈反激式电源CCM恒压控制的基础上结合数字控制易补偿的优势，提供了一种带有数字逼近式模式检测方案的自适应参考电压调整策略，结合DCM与CCM两种不同的采样机制，提高了PSR反激电源在CCM以及DCM与CCM之间模式切换时的恒压稳定性。最终通过仿真和测试，能够实现全负载范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法，基于原边反馈主拓扑结构下反激式电源CCM恒压控制方法，通过对原边辅助绕组进行采样得到过零比较信号Vzvs_comp和反映输出电压信息的Vsense信号进行模式判断，在DCM下利用拐点实现恒压输出，在CCM下通过电压偏离误差限进行自适应参考电压调整和PI参数调整，实现恒压输出；其特征在于：通过引入数字逼近式模式检测，有效区分DCM与CCM两种模式，配合DCM与CCM的采样策略，在CCM中通过间歇插入DCM得到电压偏离误差限，根据电压偏离误差限大小，采用自适应查表的方式，进行参考电压调整和PI参数调整，以消除CCM参考电压硬调节所造成的恒压不稳定；包括逼近式状态检测模块、采样模块、自适应参考电压调整模块和自适应PI调节模块；其中：逼近式模式检测模块包括峰值电流锁定模块和电流零点检测模块两个部分，逼近式状态检测模块接受原边辅助绕组输出电压信息Vsense和自适应PI调节模块输出的峰值电流限定信号信息Vpeak_PI，在接近临界模式BCM的情况下，参考原边辅助绕组输出电压信息Vsense波形和电流零点检测模块采样到过零比较信号Vzvs_comp波形，通过峰值电流限定信号信息Vpeak_PI的大小调整，使过零比较信号Vzvs_comp接近BCM临界值，利用状态判断锁定临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM，以此作为模式的分界点，区分当前是DCM还是CCM工作，并切换到相应的模式Mode，将该模式信息Mode传递给采样模块，使采样模块能够方便地调整采样策略，将临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM传递给自适应PI调节模块，使自适应PI调节模块能够减缓临界BCM附近的PI变化量，以共同提高模式切换恒压稳定性；采样模块包括DCM拐点采样模块和CCM定点采样模块两个部分，当接收到逼近式模式检测模块输出的模式信息Mode后，根据工作模式，在DCM下调用DCM拐点采样模块得到拐点电压信息Vknee，在CCM下同时调用DCM拐点采样模块和CCM定点采样模块得到定点电压信息Vc，将拐点电压信息Vknee和定点电压信息Vc分别传递给自适应参考电压调整模块和自适应PI调节模块；自适应参考电压调整模块包括误差限判断模块和参考电压调整模块两个部分，当接收到采样模块得到的电压信息后，对采样模块在CCM下插入DCM得到的拐点电压信息Vknee进行分析，得到其与理想参考电压Vref的误差限大小，通过误差限判断模块判断出偏离最终参考电压值的误差限大小del_V，根据误差限大小del_V，采用自适应查表的方式，自适应的调整参考电压，以防止参考电压硬调节所产生的瞬时PI参数动荡，从而在电流模反馈控制时引起CCM下的次谐波振荡，自适应参考电压调整模块将误差限大小del_V传递给自适应PI调节模块；自适应PI调节模块，接收到的信息包括原边峰值电流采样信息Isense、自适应参考电压调整模块输出的误差限信息del_V、采样模块输出的电压信息Vknee和Vc以及逼近式状态检测模块输出的临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM，根据临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM以及误差限信息del_V，通过自适应查表的方式进行PI参数调整，减缓临界PI变化量，实现更精确的临界峰值捕捉，配合反馈通路调节电流模限定值，得到占空比duty信号输出给开关管，控制其通断实现CCM恒压稳定性。...

【技术特征摘要】
1.一种提高原边反馈反激电源在CCM下输出恒压稳定性的方法，基于原边反馈主拓扑结构下反激式电源CCM恒压控制方法，通过对原边辅助绕组进行采样得到过零比较信号Vzvs_comp和反映输出电压信息的Vsense信号进行模式判断，在DCM下利用拐点实现恒压输出，在CCM下通过电压偏离误差限进行自适应参考电压调整和PI参数调整，实现恒压输出；其特征在于：通过引入数字逼近式模式检测，有效区分DCM与CCM两种模式，配合DCM与CCM的采样策略，在CCM中通过间歇插入DCM得到电压偏离误差限，根据电压偏离误差限大小，采用自适应查表的方式，进行参考电压调整和PI参数调整，以消除CCM参考电压硬调节所造成的恒压不稳定；包括逼近式状态检测模块、采样模块、自适应参考电压调整模块和自适应PI调节模块；其中：逼近式模式检测模块包括峰值电流锁定模块和电流零点检测模块两个部分，逼近式状态检测模块接受原边辅助绕组输出电压信息Vsense和自适应PI调节模块输出的峰值电流限定信号信息Vpeak_PI，在接近临界模式BCM的情况下，参考原边辅助绕组输出电压信息Vsense波形和电流零点检测模块采样到过零比较信号Vzvs_comp波形，通过峰值电流限定信号信息Vpeak_PI的大小调整，使过零比较信号Vzvs_comp接近BCM临界值，利用状态判断锁定临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM，以此作为模式的分界点，区分当前是DCM还是CCM工作，并切换到相应的模式Mode，将该模式信息Mode传递给采样模块，使采样模块能够方便地调整采样策略，将临界模式峰值电流限定值Vpeak_BCM传递给自适应PI调节模块，使自适应PI调节模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，沈乾，黄智，陶思文，徐申，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32