一种平均电流控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种平均电流控制电路，该电路包括单位增益差分放大电路、低通滤波器、同相比例放大电路、误差放大电路和占空比信号发生电路，其中单位增益差分放大电路用于采样功率变换器的电感电流；低通滤波器用于滤除电感电流信号的高频纹波分量；同相比例放大电路用于对滤波后信号的幅值进行同相放大；误差放大电路用于产生电流基准信号，将电流基准信号与放大后的信号做差后进行比例‑积分运算得到控制电压信号；占空比信号发生电路用于产生锯齿波信号，并将锯齿波信号与控制电压信号进行比较产生开关管的导通占空比，以控制功率变换器的电感电流。本实用新型专利技术提高了电路的控制精度和抗干扰能力，降低了电流纹波和功率损耗。

An average current control circuit

The utility model discloses an average current control circuit, the circuit includes a unity gain differential amplifier, low pass filter, in-phase proportion amplifying circuit, error amplifier and duty ratio signal generating circuit, wherein the unit gain differential amplifier circuit for inductor current sampling power converter; low pass filter for high frequency ripple component filter inductor current signal; in-phase proportion amplifying circuit for filtering the signal after amplification of amplitude phase; error amplifier circuit for generating a current reference signal, the current reference signal and the amplified signal difference after proportional integral to get the control voltage signal; duty ratio signal generating circuit for generating a sawtooth wave signal and then, the sawtooth wave signal and the control voltage signal compare switch duty cycle to control the power The inductor current of the converter. The utility model improves the control precision and anti-interference ability of the circuit, and reduces the current ripple and power loss.

【技术实现步骤摘要】
一种平均电流控制电路
本技术属于电力电子应用
，特别涉及一种平均电流控制电路。
技术介绍
为了实现输出电压电流均可控，高频开关电源通常采用电流模式控制。常用的电流模式控制有峰值电流控制和平均电流控制，其中平均电流控制直接控制电感电流的平均值，由于具有控制精度高，电流纹波小，抗干扰性能好、系统稳定性强等优点，在Boost功率因数校正、电池充电控制、太阳能发电等领域有着重要的应用。传统的平均电流控制电路通过设计电流误差放大器的补偿网络使得电流环增益带宽达到最佳性能，但是通常会引起电感电流锯齿纹波状分量被比例放大，因此，由电流误差放大器的补偿网络调理得到的控制电压也将包含较大的纹波分量值，那么控制电压的斜率有可能超过锯齿波信号的斜坡斜率，从而有可能导致每个开关期间控制电压与锯齿波相交次数不止一次，进而导致功率管在一个开关周期内多次开通。显然，此时的电路工作在不稳定状态。目前的平均电流控制研究中，主要采用传统的控制电路对其电流环补偿网络进行折中地设计，设计效果难以维持系统稳定性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种平均电流控制电路，通过引入低通滤波器和同相比例放大电路，使电流环增益带宽达到最佳性能，同时最大程度地减小电流采样信号中的高频分量。实现本技术目的的技术解决方案为：本技术提出一种平均电流控制电路，用于控制功率变换器的电感电流，包括单位增益差分放大电路、低通滤波器、同相比例放大电路、误差放大电路和占空比信号发生电路，其中：单位增益差分放大电路用于采样功率变换器的电感电流，并将电感电流传输给低通滤波器；低通滤波器用于滤除电感电流信号的高频纹波分量，并将滤波后的信号传输给同相比例放大电路；同相比例放大电路用于对滤波后信号的幅值进行同相放大，并将放大后的信号传输给误差放大电路；误差放大电路用于产生电流基准信号，将电流基准信号与放大后的信号做差后进行比例-积分运算得到控制电压信号，并将控制电压信号传输给比较器的正相输入端；占空比信号发生电路用于产生锯齿波信号，并将锯齿波信号与控制电压信号进行比较产生开关管的导通占空比，以控制功率变换器的电感电流。具体的，所述单位增益差分放大电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和差分放大器；第一电阻一端连接差分放大器的正相输入端，另一端连接电流采样电阻的输入端，第二电阻一端连接差分放大器的反相输入端，另一端连接电流采样电阻的输出端，第三电阻一端连接差分放大器的正相输入端，另一端连接电路参考地，第四电阻一端连接差分放大器的反相输入端，另一端连接差分放大器的输出端，所述单位增益差分放大电路的信号幅值增益为1，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻阻值相等；所述低通滤波器包括第五电阻和滤波电容；第五电阻的一端连接差分放大器的输出端，另一端连接滤波电容的一端，滤波电容的另一端连接电路参考地，所述低通滤波器的截止频率为开关频率fs的一半，滤波电容的电容量为1nF,第五电阻阻值为Rf＝1/(πCffs)。本技术与现有技术相比，其显著优点是：本技术优化了电流反馈环路，滤除了电流采样信号中的高频纹波，使得电流采样信号近乎直流，进而提高了电流控制精度和电路的抗干扰能力，降低了电流纹波、功率损耗和电路设计的复杂度。附图说明图1是本技术的平均电流控制电路的结构示意图。图2是本技术的平均电流控制电路图。图3是降压型功率变换器的结构示意图。图4是本技术的平均电流控制电路稳定运行时的波形示意图，其中图(a)为降压型功率变换器电感电流的波形图，图(b)为经过低通滤波器和同相比例放大器后的输出信号的波形图，图(c)为控制电压信号和锯齿波信号的波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步阐述本技术方案。如图1-2所示，平均电流控制电路包括：单位增益差分放大电路1、低通滤波器2、同相比例放大电路3、误差放大电路4和占空比信号发生电路5，其中：单位增益差分放大电路1用于采样功率变换器的电感电流，并将电感电流传输给低通滤波器2；低通滤波器2用于滤除电感电流信号的高频纹波分量，并将滤波后的信号传输给同相比例放大电路3；同相比例放大电路3用于对滤波后信号的幅值进行同相放大，并将放大后的信号传输给误差放大电路4；误差放大电路4用于产生电流基准信号，将电流基准信号与放大后的信号做差后进行比例-积分运算得到控制电压信号，并将控制电压信号传输给比较器的正相输入端；占空比信号发生电路5用于产生锯齿波信号，并将锯齿波信号与控制电压信号进行比较产生开关管的导通占空比，以控制功率变换器的电感电流。单位增益差分放大电路1包括第一电阻Rd1、第二电阻Rd2、第三电阻Rdf1、第四电阻Rdf2和差分放大器A1；第一电阻Rd1一端连接差分放大器A1的正相输入端，另一端连接电流采样电阻Rs的输入端，第二电阻Rd2一端连接差分放大器A1的反相输入端，另一端连接电流采样电阻Rs的输出端，第三电阻Rdf1一端连接差分放大器A1的正相输入端，另一端连接电路参考地，第四电阻Rdf2一端连接差分放大器A1的反相输入端，另一端连接差分放大器A1的输出端，所述单位增益差分放大电路1的信号幅值增益为1，第一电阻Rd1、第二电阻Rd2、第三电阻Rdf1、第四电阻Rdf2阻值相等，使得单位增益差分放大电路1的输入输出信号相位偏移小；低通滤波器2包括第五电阻Rf和滤波电容Cf；第五电阻Rf的一端连接差分放大器A1的输出端，另一端连接滤波电容Cf的一端，滤波电容Cf的另一端连接电路参考地，所述低通滤波器2的截止频率为开关频率fs的一半，滤波电容Cf的电容量为1nF,第五电阻Rf阻值为Rf＝1/(πCffs)，使得低通滤波器2能够滤除电感电流信号的高频纹波分量。同相比例放大电路3包括第六电阻Raf1、第七电阻Raf2和第一运算放大器A2；第一运算放大器A2的正相输入端与连接第五电阻Rf的输出端，第一运算放大器A2的反相输入端连接第六电阻Raf1的一端，第六电阻Raf1的另一端连接电路参考地，第七电阻Raf2的一端连接第一运算放大器A2的反相输入端，另一端连接第一运算放大器A2的输出端。所述误差放大电路4包括第八电阻Ref1、第九电阻Ref2、积分电容Cef、电流基准信号发生器VRI和第二运算放大器A3；电流基准信号发生器VRI的正极连接第二运算放大器A3的正相输入端，电流基准信号发生器VRI的负极连接电路参考地，第八电阻Ref1的一端连接第二运算放大器A3的反相输入端，另一端连接第九电阻Ref2的一端，第九电阻Ref2的另一端连接积分电容Cef的一端，积分电容Cef的另一端连接第二运算放大器A3的输出端。所述第二运算放大器A3用于通过负反馈控制使正、反相输入端电压一致。所述占空比信号发生电路5包括锯齿波信号源Vsaw和比较器A4；锯齿波信号源Vsaw的正极与比较器A4的反相输入端连接，锯齿波信号源Vsaw的负极与电路参考地连接，比较器A4的正相输入端与第二运算放大器A3的输出端连接，比较器A4的输出端连接功率变换器功率开关S，输出控制开关管S导通的占空比信号VGS。基于上述平均电流控制电路的平均电流控制方法，包括如下步骤：步骤1、单位增益差分放大电路1采样功率变换器的电感电流；步骤2、低通滤波器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平均电流控制电路，用于控制功率变换器的电感电流，其特征在于，包括单位增益差分放大电路(1)、低通滤波器(2)、同相比例放大电路(3)、误差放大电路(4)和占空比信号发生电路(5)，其中：单位增益差分放大电路(1)用于采样功率变换器的电感电流，并将电感电流传输给低通滤波器(2)；低通滤波器(2)用于滤除电感电流信号的高频纹波分量，并将滤波后的信号传输给同相比例放大电路(3)；同相比例放大电路(3)用于对滤波后信号的幅值进行同相放大，并将放大后的信号传输给误差放大电路(4)；误差放大电路(4)用于产生电流基准信号，将电流基准信号与放大后的信号做差后进行比例‑积分运算得到控制电压信号，并将控制电压信号传输给比较器的正相输入端；占空比信号发生电路(5)用于产生锯齿波信号，并将锯齿波信号与控制电压信号进行比较产生开关管的导通占空比，以控制功率变换器的电感电流；具体的，所述单位增益差分放大电路(1)包括第一电阻(Rd1)、第二电阻(Rd2)、第三电阻(Rdf1)、第四电阻(Rdf2)和差分放大器(A1)；第一电阻(Rd1)一端连接差分放大器(A1)的正相输入端，另一端连接电流采样电阻(Rs)的输入端，第二电阻(Rd2)一端连接差分放大器(A1)的反相输入端，另一端连接电流采样电阻(Rs)的输出端，第三电阻(Rdf1)一端连接差分放大器(A1)的正相输入端，另一端连接电路参考地，第四电阻(Rdf2)一端连接差分放大器(A1)的反相输入端，另一端连接差分放大器(A1)的输出端，所述单位增益差分放大电路(1)的信号幅值增益为1，第一电阻(Rd1)、第二电阻(Rd2)、第三电阻(Rdf1)、第四电阻(Rdf2)阻值相等；所述低通滤波器(2)包括第五电阻(Rf)和滤波电容(Cf)；第五电阻(Rf)的一端连接差分放大器(A1)的输出端，另一端连接滤波电容(Cf)的一端，滤波电容(Cf)的另一端连接电路参考地，所述低通滤波器(2)的截止频率为开关频率fs的一半，滤波电容(Cf)的电容量为1nF,第五电阻(Rf)阻值为Rf＝1/(πCffs)。...

【技术特征摘要】
1.一种平均电流控制电路，用于控制功率变换器的电感电流，其特征在于，包括单位增益差分放大电路(1)、低通滤波器(2)、同相比例放大电路(3)、误差放大电路(4)和占空比信号发生电路(5)，其中：单位增益差分放大电路(1)用于采样功率变换器的电感电流，并将电感电流传输给低通滤波器(2)；低通滤波器(2)用于滤除电感电流信号的高频纹波分量，并将滤波后的信号传输给同相比例放大电路(3)；同相比例放大电路(3)用于对滤波后信号的幅值进行同相放大，并将放大后的信号传输给误差放大电路(4)；误差放大电路(4)用于产生电流基准信号，将电流基准信号与放大后的信号做差后进行比例-积分运算得到控制电压信号，并将控制电压信号传输给比较器的正相输入端；占空比信号发生电路(5)用于产生锯齿波信号，并将锯齿波信号与控制电压信号进行比较产生开关管的导通占空比，以控制功率变换器的电感电流；具体的，所述单位增益差分放大电路(1)包括第一电阻(Rd1)、第二电阻(Rd2)、第三电阻(Rdf1)、第四电阻(Rdf2)和差分放大器(A1)；第一电阻(Rd1)一端连接差分放大器(A1)的正相输入端，另一端连接电流采样电阻(Rs)的输入端，第二电阻(Rd2)一端连接差分放大器(A1)的反相输入端，另一端连接电流采样电阻(Rs)的输出端，第三电阻(Rdf1)一端连接差分放大器(A1)的正相输入端，另一端连接电路参考地，第四电阻(Rdf2)一端连接差分放大器(A1)的反相输入端，另一端连接差分放大器(A1)的输出端，所述单位增益差分放大电路(1)的信号幅值增益为1，第一电阻(Rd1)、第二电阻(Rd2)、第三电阻(Rdf1)、第四电阻(Rdf2)阻值相等；所述低通滤波器(2)包括第五电阻(Rf)和滤波电容(Cf)；第五电阻(Rf)的一端连接差分放大器(A1)的输出端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高扬，李磊，严潇，陶兆俊，郭伟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32