一种多级脉冲序列控制的开关电源制造技术

一种多级脉冲序列控制的开关电源，它的电压检测电路（ＶＣＣ）、误差放大器（ＶＡ）、误差区间判断器（ＶＣ）、多级脉冲产生器（ＭＰＧ）、驱动电路（ＤＲ）依次相连；时钟信号产生器（ＣＰＧ）与误差区间判断器（ＶＣ）及多级脉冲产生器（ＭＰＧ）相连。该种开关电源的输出电压纹波较小，动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓扑结构的变换器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及 一 种多级脉冲序列控制的开关电源。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^r建因素。现有的开关电源其控制方法有电压型、 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式构成 的开关电源。脉冲序列控制的开关电源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。其具体控制原理是在每个开关周期起始时刻判断输 出电压K与基准电压Kef间的关系，若输出电压K低于基准电压Kef，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力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；低能量控制脉冲进行调节时，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4吏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4广泛应用的主要因素。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多级脉冲序列控制的开关电源，该种开关电 源的输出电压紋波较小，动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓朴结构的 变换器。本技术实现其目的所釆用的技术方案是 一种多级脉冲序列控制的开 关电源，由变换器和控制器组成，控制器包括电压检测电路、驱动电路、时钟 信号产生器。其结构特点是电压检测电路、误差放大器、误差区间判断器、 多级脉冲产生器、驱动电路依次相连；时钟信号产生器与误差区间判断器及多 级脉冲产生器相连。本技术的工作过程和原理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Vw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沖产生器输出控制脉冲 选择信号，其比较与选择的规则是当AV〉^时，控制脉沖选择信号使多级脉 沖产生器产生占空比最大的控制脉冲P,;当5n-》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，控制脉冲选择信 号使多级脉沖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 的控制脉沖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，本技术的有益效果是一、开关周期起始时刻基准电压Vw与变换器输出电压V。的差值AV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5, 时，表明此时输出电压V。多失落幅度很大，需要尽快使其回升，本技术即选 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Vref且幅度很大，需要尽快使其回落，本技术即选用占空比最小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。可见本技术能够在变换器受到较大扰动时，将输出电压迅速重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，本技术将采用对应的适当占空比的中间级控制脉沖Pn对开关管进行控制，传递能量适当，^f吏输出电压保持在 基准电压附近的小范围内波动在稳态工作状态时，本技术大多数工作时间 将会选择占空比适当且相互差值4^小的中间级控制脉沖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，也使得釆用本技术的变换器的整流滤波电路中 可以选用较小的输出电容。上述的误差区间判断器的具体组成为由N个比较器DCn n-l， 2, ...N以及N 个触发器比11=1，2，…N组成；比较器Da的正极性端均与误差放大器的输出端相 连，负极性端分别接对应的误差区间值5n， n-l，2…N，输出端与触发器D。的数据输入端相连；触发器Dn的时钟输入端与时钟信号产生器相连，触发器Dn的输出端与多级脉沖产生器相连。以上的误差区间判断器和多级脉冲产生器构造简单，性能稳定，能够可靠 地实现本技术中的误差判断与多级控制脉沖产生的功能。上述的多级脉沖产生器的第一种具体组成为由N+1个比较器PG n=l，2,... N+l以及N+l个触发器RSn n-l, 2,…N+l及N+l选1数据选择器组成；比较器PCn 的正极性端均与变换器电感电流检测电路的输出端相连，比较器PG的负极性端 接对应的电感电流基准值K"n-l， 2,…N，N+1其输出端接触发器RSn的复位端， 触发器RSn的置位端与时钟信号产生器相连，其输出端接N+l选1数据选择器的 数据输入端，N+l选1数据选择器输出端接驱动电路。工作时，多级脉沖产生器MPG在每个开关周期起始时刻，对外输出高电平； 电流检测电路IC则同步检测变换器TD中的电感电流Il，多级脉冲产生器MPG 将该电流II信号与该周期的控制脉冲Pn所对应的电感电流基准值 ,n=l，2, 3,4，进行比较，当电感电流L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。这样，开关电源控制脉冲Pn的占空比由电感电流及多级控制脉冲的电感电流基准值K二决定。这种结构的开关电源，除通过在扰动出现后的开关周期选择信号抑制扰动，因此，这种结构的开关电源对变换器输入端出现的扰动有很快 的响应速度。它还同时具备了变换器的过流保护功能及方便多个电源并联工作 时均流功能的实现。上述的多级脉沖产生器的第二种具体组成为由N+1个比较器PC。 n=l，2，... N+l以及N+l个触发器RSn n-l， 2，…N+l及N+l选1数据选择器组成；比较器PCn 的正极性端均与锯齿波产生电路的输出端相连，比较器PCn的负极性端接对应的 锯齿波信号基准值K〖，其输出端接触发器RSn的复位端，触发器RSn的置位端与时 钟信号产生器相连，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级脉冲序列控制的开关电源，由变换器（ＴＤ）和控制器组成，控制器包括电压检测电路（ＶＣＣ）、驱动电路（ＤＲ）、时钟信号产生器（ＣＰＧ），其特征在于：所述的电压检测电路（ＶＣＣ）、误差放大器（ＶＡ）、误差区间判断器（ＶＣ）、多级脉冲产生器（ＭＰＧ）、驱动电路（ＤＲ）依次相连；时钟信号产生器（ＣＰＧ）与误差区间判断器（ＶＣ）及多级脉冲产生器（ＭＰＧ）相连。

【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：实用新型
国别省市：90[中国|成都]