无电解电容的磁集成Ｖｃｃ电源模块控制方法技术

一种无电解电容的磁集成Ｖｃｃ电源模块的控制方法，它是用高频方波脉冲控制电力电子开关的“通”和“断”，实现多相高频ＣＵＫ开关电源ＤＣ－ＤＣ变换的控制。本发明专利技术的有益效果是，采用本技术方案的ＶＣＣ电源模块，因为不使用可靠性最差的电解电容元件，使本模块可靠性大幅度提升，并由于应用高速单片机及磁集成技术，使本模块的性价比，超越传统有电解电容的ＶＣＣ模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源领域，特别涉及一种无电解电容的低压电源模块的控 制方法。
技术介绍
低压直流电源模块，除在电子电路中，作为单片机、集成电路(IC)的工 作电源Vcc之外，还可以直接成为产品，例如电动工具充电器、电动车充电器、 大型蓄电池充电器等等。用硅钢片小型变压器，把50Hz工频交流电压降压，经 整流和滤波之后，输出小功率直流电源。由于工频变压器的体积不能做得太小， 难以做成令人满意的小模块，尤其是须滤平整流后的工频纹波(半波50Hz，全 波100Hz)，须用大电容量电解电容器，可靠性更差。用高频开关电源，用高频 磁芯做的高频电子变压器，比相同功率的工频变压器的重量和体积大幅度减轻 及縮小，但是，传统的Vcc电源仍然使用铝电解电容或钽电解电容，于是，电 解电容的不可靠性，制约了低压直流电源模块的可靠性。所有的电解电容产品外壳，都开了一个十字凹痕或K字形凹痕，就是生产 厂家对电解电容产品可能爆炸的预估性， 一旦电解质高温沸腾(民品85。C、工 业品105°C、特殊用途125t)产生气化时，允许电解电容气化物从凹痕处爆炸。 不但可能产生电解质化学污染，而且电解质对电容的金属极板的电化学作用， 使其寿命有限(一般小于0.3万小时，高价优质长寿命电解电容也难保证超过3l万小时)。另外，电解电容的体积较大，也不利于做成轻薄短小的电源模块。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无电解电容磁集成Vcc电源模块的控制方法。该 方法制造的电源模块不使用电解电容，可以避免电解质化学污染，提高低压直 流电源模块的可靠性，可以做成轻薄短小的低压开关电源模块。本专利技术通过以下技术方案解决上述无电解电容低压直流电源模块控制方法的技术问题采用单片机软件方法，产生多相高频方波脉冲群，用多组不同相位的高频方波脉冲，分别控制多相位电力电子开关的"通"(0N)和"断"(OFF),实现 多相高频CUK开关电源DC-DC变换器的控制。其控制方式及步骤为各相CUK变换器每次"通"(ON)或"断"(OFF),均给予输出端输送一个 有源微分电能，用单片机实现对这些高频有源微分电能的高速调控，用以代替 传统用无源电解电容贮存电荷抑平直流纹波的方法。当输入电源Vac波动下浮时，或者输出电流增大，均使输出电压V。下浮， 看作谷值纹波增大时，单片机负反馈数码系统迅即增加CUK相数、增大脉宽、 提高频率，即用增加有源微分电能的有源电力电子学方法，来填平下陷的谷值 纹波。反之，当输入电源Vac波动上浮时，或者输出电流减小，均使输出电压V。 上浮，看作峰值纹波增大时，单片机负反馈数码系统迅即减少CUK相数、减小 脉宽、降低频率，即用减少有源微分电能的有源电力电子学方法，来削平上涨 的峰值纹波。本专利技术的有益效果是，采用本技术方案的Vcx电源模块，因为不使用可靠性最差的电解电容元件，使本模块可靠性大幅度提升，并由于应用高速单片机及 磁集成技术，使本模块的性价比，超越传统有电解电容的L模块。附图说明图1是无电解电容的磁集成Vcc电源模块拓扑示意图。图2是示意图。具体实施方式 结合图1，具体说明本专利技术的实施方式如下从电解电容在传统有电解电容Vcc模块之中的功能看，电解电容的主要作 用，是把电力峰值+Au。的电荷，贮存于电解电容之中，称为"充电"。然后， 在电力下陷低谷-Au。时，释放贮存电荷，称为"放电"；电解电容用"充电"来 吸收峰值纹波，又用"放电"来填平谷值纹波，起着平滑直流电压纹波的作用。一般无源等效替代方法，是用非电解质的交流长寿命电容一微法，来替代 有电解质的短寿命电解电容一微法，这种等效替代方法，是实现无电解电容最 基本的，但是消极的策略之一，治标不治本，带来成本增加，体积增大，实用 性差。电解电容是一个固定电容量，其贮存电荷能量有限，其抑平输出纹波的能 力也是有限的。如图1所示，本专利技术采用多相高频CUK开关电源的方法，并利 用磁集成技术，用有源微分电能调控手段，来抑平输出纹波的能力是可大可小， 灵活可控的。用单片机高速调控高频多相CUK开关电源的方法，可以不用电解电容，而能够实现与有电解电容相似或更优良的纹波系数。并且，由于磁集成TR的线圈之间互感耦合作用，有利于抑平纹波。 本专利技术提供更积极的方法是用单片机高速控制数码技术，用软件方法产生多相高频方波脉冲群，分别控制多相电力电子开关的"通"(ON)或"断"(OFF)， 进行CUK变换，由于串联电感(U或U或L。》的作用，使每相的电子开关均 实现"零电流接通"(ZCT)，又由于电容(Ca或Cb或Cc)经二极管(Da或Db 或Dc)与电力电子开关并联的作用，使每相的电力电子开关均实现"零电压断 开"(ZVT)，所以开关损耗极小。又由于开关频率较高，所以，电感及电容量均 较小。还由于TR磁集成的感应耦合，使一部分纹波得以抵消。又由于三相高频 开关输出的三倍频作用，输出端电容C。的纹波得以抵消。再由于三相高频开关 输出的三倍频作用，输出端电容C。的纹波频率是电力电子开关频率的三倍，所 以C。电容量不必太大，都可以实现有足够低的纹波效果。权利要求1、一种无电解电容的磁集成Vcc电源模块的控制方法，其特征在于用高频方波脉冲控制电力电子开关的“通”和“断”，实现多相高频CUK开关电源DC-DC变换，其控制方法步骤为，当输出电压V0波动下浮时，增加CUK相数，增大脉宽、提高频率，填平下陷的谷值纹波；当输出电压V0波动上浮时，减少CUK相数，减小脉宽、降低频率，削平上涨的峰值纹波；所述控制方法为采用多相高频方波脉冲分别控制多相电力电子开关，进行多相高频有源微分电能增减的有源电力电子方法，取代传统电解电容充放电抑平纹波。2、 如权利要求1所述的一种无电解电容的磁集成Vcc电源模块的控制方法， 其特征在于用单片机高速调控高频多相CUK开关电源，对高频有源微分电能的 高速调控。全文摘要一种无电解电容的磁集成Vcc电源模块的控制方法，它是用高频方波脉冲控制电力电子开关的“通”和“断”，实现多相高频CUK开关电源DC-DC变换的控制。本专利技术的有益效果是，采用本技术方案的VCC电源模块，因为不使用可靠性最差的电解电容元件，使本模块可靠性大幅度提升，并由于应用高速单片机及磁集成技术，使本模块的性价比，超越传统有电解电容的VCC模块。文档编号H02M3/10GK101295926SQ20081007364公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日专利技术者王希天, 申莉萌 申请人:申莉萌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无电解电容的磁集成Ｖｃｃ电源模块的控制方法，其特征在于用高频方波脉冲控制电力电子开关的“通”和“断”，实现多相高频ＣＵＫ开关电源ＤＣ－ＤＣ变换，其控制方法步骤为，当输出电压Ｖ↓［０］波动下浮时，增加ＣＵＫ相数，增大脉宽、提高频率，填平下陷的谷值纹波；当输出电压Ｖ↓［０］波动上浮时，减少ＣＵＫ相数，减小脉宽、降低频率，削平上涨的峰值纹波；所述控制方法为采用多相高频方波脉冲分别控制多相电力电子开关，进行多相高频有源微分电能增减的有源电力电子方法，取代传统电解电容充放电抑平纹波。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申莉萌，王希天，
申请(专利权)人：申莉萌，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]