一种开关电源的控制方法及其装置制造方法及图纸

一种开关电源的控制方法，其具体作法是：电压检测电路（ＶＣＣ）检测变换器的输出电压Ｖ↓［０］送误差放大器（ＶＡ），误差放大器（ＶＡ）在每个开关周期起始时刻用输出基准电压Ｖ↓［ｒｅｆ］与输出电压Ｖ↓［０］进行比较产生误差电压值ΔＶ；误差区间判断器（ＶＣ）对该误差电压值ΔＶ与设定的Ｎ＝２－５个输出电压的误差区间值δ↓［ｎ］，ｎ＝１，２，…Ｎ，进行比较，根据比较结果输出控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器（ＭＰＧ）产生占空比不同的多级控制脉冲，对变换器的开关管（ＴＤ）进行多级控制。采用该种控制方法变换器输出电压纹波较小，动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓扑结构的变换器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关电源的控制方法及其装置。技术背景近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源 技术成为应用和研究的热点。随着电力电子器件制造技术和变流技术的进步， 开关电源确立了其在直流-直流变换中的主流地位。计算机、通讯设备、电子检 测设备、控制设备等都广泛采用开关电源作为供电装置。开关电源主要由变换 器和控制器两部分构成。变换器又称为功率电路，主要包括开关装置、变压器装置和整流滤波电路；变换器有Buck、 Boost、正激、反激等多种拓朴结构。控 制器用于检测变换器电路的工作状态，并产生控制脉冲信号控制开关装置，调 节传递给负载的电量以稳定输出。控制器的结构和工作原理由电源采用的控制 方法决定。目前变换器技术已经较为成熟，控制方法及控制方法涉及的控制电 路成为影响开关电源性能的关^t因素。现有的控制方法有电压型、电流型等传 统的PWM控制，也有近年出现的脉冲序列控制等新型控制方法。脉冲序列控制方法是用控制器产生高能量控制脉冲或者低能量控制脉冲对 开关管进行控制。其具体控制方法是在每个开关周期起始时刻判断输出电压 K与基准电压Kw间的关系，若输出电压F。低于基准电压控制器将选择占 空比大的高能量控制脉冲作为变换器的控制信号，使开关管的导通时间长，电 感电流上升至基准值,后开关管关断并结束该周期，输出电压升高；反之将会 选择占空比小的低能量控制脉冲，其工作情况与上述相似。脉沖序列技术根据 输出电压瞬时值的相对大小选择高能量或低能量控制脉冲，具有较好的快速响 应能力。其不足之处是在每一开关周期，只要输出电压低于基准电压，不管 差值大小，均由一个电流基准值/,确定高能量脉冲的占空比，往往出现较为严 重的过调或调节不足；低能量控制脉沖进行调节时，则均由一个低电流基准值 /2确定其占空比，也存在同样的缺点。从而使得稳态工作时输出电压波动幅度 较大，同时暂态响应速度也有待进一步提高，这是阻碍脉冲序列控制方法广泛 应用的主要因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种开关电源的控制方法，采用该种控制方法变换器 输出电压紋波较小，动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓朴结构的变换 器。本专利技术实现其专利技术目的，所采用的4支术方案是 一种开关电源的控制方法， 其具体作法是电压检测电路检测变换器的输出电压V。送误差放大器，误差放大器在每个 开关周期起始时刻用输出基准电压Vref与输出电压V。进行比较产生误差电压值 △ V;误差区间判断器对该误差电压值AV与设定的N-2-5个输出电压的误差区 间值5 ，n=l，2，…N,进行比较，根据比较结果向多级脉冲产生器输出控制脉冲 选捧信号，其比较与选择的规则是当AV〉5,时，控制脉冲选择信号使多级脉 冲产生器产生占空比最大的控制脉冲P1;当5。-》AV〉5n， N》n〉l时，控制脉 冲选择信号使多级脉冲产生器产生控制脉冲Pn;当AV< 5N时，控制脉沖选择信 号使多级脉冲产生器产生占空比最小的控制脉冲PN+1;再由多级脉冲产生器产生 的控制脉冲Pn， n=l， 2，…N+l对变换器的开关管进行控制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是一、 开关周期起始时刻基准电压V f与变换器输出电压V。的差值A V决定该 周期控制脉冲的强弱级别。在开关周期的起始时刻，当AV大于最高区间值^ 时，表明此时输出电压V。跌落幅度很大，需要尽快使其回升，本专利技术方法即选 用占空比最大的控制脉冲Pi对变换器的开关管进行控制，使开关管的导通时间 最长，以传递尽可能多的能量，使输出电压能够尽快回升；相反，当AV小于最低区间值5N时，表明此时输出电压V。高于基准电压Vr。f且幅度很大，需要尽快使其回落，本专利技术方法即选用占空比最小P^的控制脉冲对变换器的开关管进行 控制，使开关管的导通时间最短，以传递尽可能少的能量，使输出电压能够尽 快回落。可见本专利技术的控制方法能够在变换器受到较大扰动时，将输出电压迅 速重新调节至基准电压附近，响应时间短，抗干扰能力强。二、 输出电压在基准电压附近波动时，本专利技术方法将采用对应的适当占空比的中间级控制脉冲Pn对开关管进行控制，传递能量适当，使输出电压保持在基准电压附近的小范围内波动在稳态工作状态时，本专利技术大多数工作时间将会选择占空比适当且相互差值较小的中间级控制脉冲Pn控制开关管的状态，各开关周期向负载传递的能量差异较小，使输出电压保持在基准电压附近的小范围 内波动，因此有效减小了输出电压紋波。三、由于输出紋波小，也使得采用本专利技术方法的变换器的整流滤波电路中 可以选用较小的输出电容。上述的多级脉冲产生器产生控制脉冲Pn,n=l， 2，…N+l的方法是多级脉沖 产生器在每个开关周期起始时刻，对外输出高电平；电流检测电路则同步检测 变换器中的电感电流Il,多级脉冲产生器将该电感电流信号L与该周期的控制 脉冲P ，n=l，2，…N+1，所对应的电感电流基准值K〗，n=l， 2，…N+l,进行比较， 当电感电流L上升至对应的基准值K:时，控制脉沖Pn由高电平变为低电平，直 至开关周期结束。控制器在每个开关周期对电感电流进行检测，当变换器输入端出现扰动时， 该扰动会影响到电感电流Iu故电感电流L上升至当前的控制脉冲PJ斤对应的 电感电流基准值K:所用的时间也会相应的延长或缩短，使得该开关周期的占空 比升高或降低以抑制扰动对变换器的影响。这样，占空比由电感电流及多级控 制脉冲的电感电流基准值决定，这种方式除通过在扰动出现后的开关周期选择 恰当占空比的脉冲这一途径抑制扰动外，还能通过开关周期内电感电流信号的 反馈抑制扰动，因此对变换器输入端出现的扰动有很快的响应速度。这种方式 还同时实现了变换器的过流保护及多个电源并联工作时的均流功能。上述的多级脉冲产生器产生控制脉冲Pn，n=l，2，…N+l的另一种方法是多 级脉冲产生器在每个开关周期起始时刻，对外输出高电平；锯齿波产生电路同 步产生周期等于开关周期的锯齿波信号VM*，多级脉冲产生器将该锯齿波信号 与该周期的控制脉冲Pn所对应的锯齿波信号基准值K〗，n=l,2，…N+l，进行比较，当锯齿波信号VsAW上升至对应的基准值Kf时，控制脉冲Pn由高电平变为低电平，直至开关周期结束。这样产生的多级控制脉冲pn的占空比为预设锯齿波信号及其基准值所确定 的固定值。这种控制脉冲的产生方式仅在每个开关周期起始时刻取一次输出电 压，开关周期内不需要开关电源中反馈的任何信号，且可利用现有的任何可以 产生多个固定占空比脉冲信号电路。实现方式非常简单，可靠性强。上述的多级脉冲产生器产生控制脉冲Pn， n=l， 2，…N+l的第三种方法是 多级脉冲产生器在每个开关周期起始时刻，对外输出高电平；电压检测电路则同步检测变换器中输出滤波电容的等效串联电阻上的电压VESR，多级脉冲产生器将该电压信号与该周期的控制脉沖Pn所对应的变换器中输出滤波电容等效串联电阻的电压基准值K3。 ，n=l，2,…N+l，进行比较，当电压V咖上升至对应的基准值K:时，控制脉冲Pn由高电平变为低电平，直至开关周期结束。这种多级脉冲的产生方法，多级脉冲的占空比由输出滤波电容的等效串联 电阻电压及其预设的基准值决定。在每个开关周期对输出滤波电容等效串联电 阻上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源的控制方法，其具体作法是：　　　　电压检测电路（ＶＣＣ）检测变换器（ＴＤ）的输出电压Ｖ↓［０］送误差放大器（ＶＡ），误差放大器（ＶＡ）在每个开关周期起始时刻用输出基准电压Ｖ↓［ｒｅｆ］与输出电压Ｖ↓［０］进行比较产生误差电压值ΔＶ；误差区间判断器（ＶＣ）对该误差电压值ΔＶ与设定的Ｎ＝２－５个输出电压的误差区间值δ↓［ｎ］，ｎ＝１，２，…Ｎ，进行比较，根据比较结果向多级脉冲产生器（ＭＰＧ）输出控制脉冲选择信号，其比较与选择的规则是：当ΔＶ＞δ↓［１］时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器（ＭＰＧ）产生占空比最大的控制脉冲Ｐ↓［１］；当δ↓［ｎ－１］≥ΔＶ＞δ↓［ｎ］，Ｎ≥ｎ＞１时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器（ＭＰＧ）产生控制脉冲Ｐ↓［ｎ］；当ΔＶ≤δ↓［Ｎ］时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器（ＭＰＧ）产生占空比最小的控制脉冲Ｐ↓［Ｎ＋１］；再由多级脉冲产生器（ＭＰＧ）产生的控制脉冲Ｐ↓［ｎ］，ｎ＝１，２，…Ｎ＋１对变换器（ＴＤ）的开关管（Ｓ）进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许建平，秦明，
申请(专利权)人：许建平，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]