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

本实用新型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。本实用新型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。

Multi pulse generator for improving Buck converter with constant turn-on time control

The utility model relates to the technical field of switching power supply, in particular to a constant on-time control Buck converter pulse bursting improving device, including power circuit and COT controller, power circuit includes an input unit, a switching device, inductor, filter circuit and output unit, COT controller includes an output voltage detection circuit, voltage reference circuit, comparison of RS circuit, trigger circuit, conduction timer, drive circuit and feedback circuit RC. The utility model combines the current ripple signal inductor feedback to the comparator, the constant current changes through time control Buck converter output voltage pulse bursting device with improved storage inductor, eliminating the use of smaller output capacitor ESR in the pulse bursting phenomenon, the constant on-time control of Buck converter in a stable state, to solve the limitations of the current application of COT controlled Buck converter.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源
，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。作为本技术的优化方案，比较电路为比较器。作为本技术的优化方案，RS触发电路为RS触发器。本技术具有积极的效果：本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，对本技术作进一步详细的说明。图1是本技术的原理框图；图2是本技术的电路原理图；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是本技术输出的时域波形图；图6是本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，...

【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：新型
国别省市：江苏;32