一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法及装置，属于电力电子技术领域。该控制方法在稳态时脉冲序列循环周期的组合方式恒为“1高功率脉冲+不定周期零脉冲(零占空比空白脉冲)”或“1低功率脉冲+不定周期零脉冲”，使之克服现有脉冲序列控制工作在电感电流非连续导电模式时的技术缺点，具有输出电压纹波小，稳定性和抗干扰能力强，轻载或空载效率高，显著拓宽变换器工作范围等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法及装置
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法及其变换器装置。
技术介绍
脉冲序列(pulsetrain，PT)调制是近年来出现的一种新型非线性的开关变换器调制方法，其控制思想是：在每个开关周期起始时刻，控制器检测变换器输出电压，并判断其与电压基准值之间的大小关系。若输出电压小于电压基准值，控制器将产生一个占空比较大的高能量脉冲作为驱动信号作用与开关管；反之，若输出电压大于电压基准值，控制器将产生一个占空比较小的低能量脉冲。高、低能量脉冲通过一定的组合形式实现对开关变换器的控制。相对于传统的脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，PWM)和脉冲频率调制(pulsefrequencymodulation，PFM)技术，PT调制具有瞬态响应快，控制器结构简单，无需补偿装置等优点。但PT调制仍存在稳定域不够宽，输出电压和电感电流的幅值变化大，变换器的稳态精度差等缺点。脉冲序列控制应用于连续导电模式(ContinuousConductionMode，CCM)下，电感电流在一个开关周期的始末值不相等，使得CCM变换器控制相对复杂、稳定性相对较差。而脉冲序列控制应用于非连续导电模式(DiscontinuousConductionMode，DCM)下，开关周期开始和结束时刻的电感电流均为零，即一个开关周期内变换器中电感储能的变化量为零。因此控制脉冲周期内输出电压变换量即为输出电压变化量，所以采用PH脉冲工作时，变压器输出电压上升；反之，采用PL脉冲工作时，输出电压下降，这种特性与脉冲序列控制所期望的特性相符合。因此，如何实现非连续导电模式下的且性能优异的脉冲序列调制就成为了待解决的问题。
技术实现思路
针对
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法及装置。该控制方法在稳态时脉冲序列循环周期的组合方式恒为“1高功率脉冲+不定周期零脉冲(零占空比空白脉冲)”或“1低功率脉冲+不定周期零脉冲”，使之克服现有脉冲序列控制工作在电感电流非连续导电模式时的技术缺点，具有输出电压纹波小，稳定性和抗干扰能力强，轻载或空载效率高，显著拓宽变换器工作范围等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法，其特征在于，在每个开关周期开始时，检测输出电压Vo和输出电流Io；比较输出电压Vo和输出电压基准值Vref，产生0或1的逻辑电平信号；根据0或1逻辑电平信号相适应地产生第一脉冲信号PL或第二脉冲信号PH；根据输出电压Vo和输出电流Io产生零脉冲调制信号T0；根据第一脉冲信号PH或第二脉冲信号PL以及零脉冲调制信号T0产生控制脉冲Vp，用以控制变换器开关管的导通和关断。进一步地，所述改进后的脉冲信号Vp控制变换器开关使得每个脉冲周期结束时，输出电压值刚好等于基准电压值Vref。进一步地，所述输出电压基准值Vref是输出电压的预期目标值。一种改进型脉冲序列控制方法的装置，包括Buck变换器和控制电路，所述Buck变换器包括输入电压Vin、开关管S、二极管D、电感L、电容C、电阻RESR和负载R，所述控制电路包括采样/保持电路、比较器、脉冲信号产生器、预测模块、占空比调制器和驱动电路；所述开关管S的漏极与输入电压Vin的正极相连，栅极与驱动电路的输出端相连，漏极与二极管D的负极、电感L的一端相连，所述电感L的另一端与电容C的一端、负载R的一端相连，电容C的另一端与电阻RESR一端相连，电阻RESR的另一端与输入电压Vin的负极、二极管D的正极和负载R的另一端相连；所述采样/保持电路与负载R并联，用于实时检测负载R的输出电压Vo和输出电流Io，并将输出电压Vo和输出电流Io传输至预测模块，将输出电压Vo传输至比较器；所述比较器的输入端与采样/保持电路的输出端相连，用于比较基准电压Vref和输出电压Vo，并将比较结果传输至脉冲信号产生器；所述脉冲信号产生器的输入端与比较器的输出端相连，用于根据比较结果产生第一脉冲信号，并将第一脉冲信号传输至占空比调制器；所述预测模块的输入端与采样/保持电路的输出端相连，用于根据输出电压Vo和输出电流Io产生第二脉冲信号，并将第二脉冲信号传输至占空比调制器；所述占空比调制器用于根据第一脉冲信号和第二脉冲信号产生第三脉冲，并将第三脉冲传输至驱动电路，所述驱动电路用于根据第三脉冲控制开关管的的导通和关断。进一步地，所述第二脉冲信号为零脉冲信号；所述第一脉冲信号为高脉冲信号或低脉冲信号。进一步地，所述驱动电路控制变换器开关使得每个脉冲周期结束时，输出电压值刚好等于基准电压值Vref。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术所提出的非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法，能在保持传统脉冲序列调制负载瞬态性能好的优点的前提下，显著减小输出电压的纹波和稳态误差的绝对值，同时拓宽了变换器工作范围，使变换器最小工作功率可以为零。附图说明图1为本专利技术提供的非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法的电路结构框图。图2为本专利技术提供的非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法与传统脉冲序列控制方法的对比示意图。图3为采用本专利技术提供的非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法的Buck变换器稳态工作时的主要波形示意图。图4为传统的PT控制Buck变换器的稳态时域仿真波形。图5为本专利技术和传统脉冲序列控制的仿真波形对比图。图6为本专利技术和传统脉冲序列控制在负载变换时的仿真波形对比图。图7为本专利技术和传统脉冲序列控制在负载变换时的仿真波形对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和附图，对本专利技术作进一步地详细描述。图1为本专利技术提供的非连续导电模式占空比调制脉冲序列控制方法的电路结构框图，该控制方法的装置包括Buck变换器和控制电路，所述Buck变换器包括输入电压Vin、开关管S、二极管D、电感L、电容C、电阻RESR和负载R，所述控制电路包括采样/保持电路、比较器、脉冲信号产生器、预测模块、占空比调制器和驱动电路；所述开关管S的漏极与输入电压Vin的正极相连，栅极与驱动电路的输出端相连，源极与二极管D的负极、电感L的一端相连，所述电感L的另一端与电容C的一端、负载R的一端相连，电容C的另一端与电阻RESR一端相连，电阻RESR的另一端与输入电压Vin的负极、二极管D的正极和负载R的另一端相连；所述采样/保持电路与负载R并联，同时输出端分别于预测模块的输入端和比较器的输入端相连；所述比较器的输出端与脉冲信号产生器的输入端相连，脉冲信号产生器的输出端和预测模块的输出端均与占空比调制器的输入端相连；所述占空比调制器输出端与驱动电路输入端相连，所述驱动电路的输出端与开关管S的漏极相连。采用如图1所示装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法，其特征在于，在每个开关周期开始时，检测输出电压V

【技术特征摘要】
1.一种基于Buck变换器的占空比调制脉冲序列控制方法，其特征在于，在每个开关周期开始时，检测输出电压Vo和输出电流Io；比较输出电压Vo和输出电压基准值Vref，产生0或1的逻辑电平信号；根据0或1逻辑电平信号相适应地产生第一脉冲信号PL或第二脉冲信号PH；根据输出电压Vo和输出电流Io产生零脉冲调制信号T0；根据第一脉冲信号PH或第二脉冲信号PL以及零脉冲调制信号T0产生控制脉冲Vp，用以控制变换器开关管的导通和关断。


2.如权利要求1所述的占空比调制脉冲序列控制方法，其特征在于，所述改进后的脉冲信号Vp控制变换器开关使得每个脉冲周期结束时，输出电压值刚好等于基准电压值Vref。


3.如权利要求1所述的占空比调制脉冲序列控制方法，其特征在于，所述输出电压基准值Vref是输出电压的预期目标值。


4.一种占空比调制脉冲序列控制方法的装置，其特征在于，包括Buck变换器和控制电路，所述Buck变换器包括输入电压Vin、开关管S、二极管D、电感L、电容C、电阻RESR和负载R，所述控制电路包括采样/保持电路、比较器、脉冲信号产生器、预测模块、占空比调制器和驱动电路；
所述开关管S的漏极与输入电压Vin的正极相连，栅极与驱动电路的输出端相连，漏极与二极管D的负极、电感L的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈章勇，刘翔宇，吴云峰，陈勇，韩雨伯，卢正东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51