一种加快开关电源动态响应速度的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种加快开关电源动态响应速度的控制方法，包括如下步骤：步骤S1、开关电源输出负载突变，运算放大器检测流过补偿模块中电阻R1的电流；步骤S2、通过检测流过R1电流的大小判断输出电压的变化；步骤S3、运算放大器检测到电流凸显，其输出端电压V

【技术实现步骤摘要】
一种加快开关电源动态响应速度的控制方法


[0001]本专利技术涉及物联网接入设备
，更具体地说，涉及一种加快开关电源动态响应速度的控制方法。

技术介绍

[0002]在开关电源应用中，离不开动态响应这个功能，即当输出负载发生变化时，例如输出带载电流突然增加或者减小，这时电感电流由于无法快速及时跟随负载变化，动态响应不能快速调整，会导致电感的能量不足或者过剩，这部分不足或者过剩的能量就需要输出电容来提供或吸收，即输出电容放电或充电，从而导致输出电压发生跌落或过冲的现象，输出电压就会不稳定，反映出了电源控制环路的不稳，影响用户使用。例如适配器动态响应太慢会引起搭配使用的产品宕机；给手机等电子产品充电，因为输出电压的不稳定导致充电速度慢，甚至损坏电子产品等等。
[0003]以降压型拓扑结构举例，附图1即为降压型开关电源拓扑结构框图。当开关功率MOS管Q1导通时，续流二极管D1负极电压高于正极反偏截止，此时输入电流经过输入电容CVIN、电感L1向输出电容COUT和负载RLOAD供电，同时电感L1储存能量；当开关功率MOS管Q1关断时，电感L1中储存的能量转换成感应电流，通过输出电容COUT、负载RLOAD和续流二极管D1形成续流回路，继续给负载RLOAD供电，同时输出电容COUT也给负载RLOAD供电，这就是降压型开关电源拓扑整个工作过程。
[0004]附图2为简化后的驱动芯片内部模块连接图，它的工作原理是：误差放大器的同相端接入一个参考电压VREF，反馈电阻分压器(电阻RFB1和RFB2的连接点)连接到误差放大器反相端VFB。当输出电压变化时，输出电压微小的变化反映到VFB管脚，VFB管脚电压与参考电压VREF比较，它们的差值被误差放大器放大并输出，输出值为VC。
[0005]误差放大器输出值VC连接到PWM比较器的反相端，与PWM比较器的同相端输入信号进行比较，输出PWM脉冲关断信号，这个同相端输入信号一般为振荡电路产生的固定三角电压斜坡或一个变化的电感峰值电流三角波形，在此以振荡电路产生的固定三角电压斜坡为例，即以电压控制模式为例。
[0006]振荡电路产生的固定三角电压斜坡由芯片内部的斜波发生器输出，由时钟同步信号产生。每一个开关周期开始时，PWM比较器的同相输入端电压为0，PWM比较器输出为高电平，开关功率MOS管Q1导通，电感L1所加的电压为正，电感激磁，电流线性上升，输出电容COUT充电；PWM比较器的同相端所加的电压为时钟同步信号产生的锯齿波，电压从0开始上升。当PWM比较器的同相端电压增加到与误差放大器输出电压VC相等时，PWM比较器输出从高电平翻转，输出低电平，开关功率MOS管Q1关闭，续流二极管D1导通，电感所加的电压为负，电感去磁，电流线性下降，输出电容COUT放电。直到下一个开关周期开始的时钟同步信号到来，开关功率MOS管Q1又重新导通，每个开关周期都是如此。连接于误差放大器输出端的补偿模块R1、C1、C2，在整个过程中起到调节控制输出电压和保护作用，一旦输出电流过大，通过环路反馈控制可以限流或切断电压输出。这就是目前主流的技术方案。
[0007]此方案缺点就如前文所说，动态响应速度不够快，当输出负载发生突变时，电感电流无法快速及时跟随负载变化，导致电感的能量不足或者过剩，输出电容放电或充电，从而使得输出电压发生跌落或过冲的现象，输出电压不稳定，为此本专利技术增加了一个运算放大器来检测流过补偿模块中电阻R1的电流，通过检测流过R1电流的大小来判断输出电压的变化，从而加快动态响应的速度。
[0008]本
技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种加快开关电源动态响应速度的控制方法，它可以实现工作过程中的异常检测，同时还可为不同设备的不同工作要求进行合理的分配。
[0010]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案：
[0011]一种加快开关电源动态响应速度的控制方法，包括如下步骤：
[0012]步骤S1、开关电源输出负载突变，运算放大器检测流过补偿模块中电阻R1的电流；
[0013]步骤S2、通过检测流过R1电流的大小判断输出电压的变化；
[0014]步骤S3、运算放大器检测到电流凸显，其输出端电压V
D
随之变化，V
D
电压信号传输到芯片控制单元；
[0015]步骤S4、芯片控制单元收到信号关闭开关功率MOS管Q1，加快开关速度；
[0016]步骤S5、通过多个周期快速调整，改变电感激磁时间，改变输出电压，减小过冲和跌落，使输出电压稳定。
[0017]优选的，当开关电压输出电压V
C
增大时，V
C
的增大导致电阻R1两端的电压同步增大，使得流过R1的电流增加，运算放大器检测到电流增加，运算放大器输出端电压V
D
增大，V
D
电压信号传输到芯片控制单元，芯片控制单元接收到信号关闭开关功率MOS管Q1，加快开关速度，通过多个周期快速调整，减小电感激磁的时间，降低输出电压，减小过冲。
[0018]优选的，当开关输出电压V
C
减小时，V
C
的减小使电阻R1两端的电压同步减小，流过R1的电流降减小，运算放大器检测到电流减小，运算放大器输出端电压V
D
降低，V
D
电压信号传输到芯片控制单元，芯片控制单元接收到信号打开开关功率MOS管Q1，增加电感激磁的时间，加快开关速度，通过多个周期快速调整，提高输出电压，减小跌落，使输出电压更稳定。
[0019]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：通过增加一个运算放大器来检测流过补偿模块中电阻R1的电流来加快动态响应，稳定输出电压，使电源控制环路更加稳定，当输出负载发生突变时，通过本专利技术能提高开关功率MOS管开关速度，加快动态响应，使得控制回路更稳定，电感电流可以及时跟随负载变化，稳定输出电压。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的一种加快开关电源动态响应速度的控制方法中降压型开关电源拓扑结构框图；
[0021]图2为本专利技术的一种加快开关电源动态响应速度的控制方法中简化后的驱动芯片内部模块连接图；
[0022]图3为本专利技术的一种加快开关电源动态响应速度的控制方法的中增加了运算放大器后简化的驱动芯片内部模块连接图；
[0023]图4为本专利技术的一种加快开关电源动态响应速度的控制方法中输出电压不稳定发
生跌落或过冲现象的效果图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]请参阅图1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加快开关电源动态响应速度的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、开关电源输出负载突变，运算放大器检测流过补偿模块中电阻R1的电流；步骤S2、通过检测流过R1电流的大小判断输出电压的变化；步骤S3、运算放大器检测到电流凸显，其输出端电压V
D
随之变化，V
D
电压信号传输到芯片控制单元；步骤S4、芯片控制单元收到信号关闭开关功率MOS管Q1，加快开关速度；步骤S5、通过多个周期快速调整，改变电感激磁时间，改变输出电压，减小过冲和跌落，使输出电压稳定。2.根据权利要求1所述的一种加快开关电源动态响应速度的控制方法，其特征在于，当开关电压输出电压V
C
增大时，V
C
的增大导致电阻R1两端的电压同步增大，使得流过R1的电流增加，运算放大器检测到电流增加...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢靖，吴东生，彭家健，
申请(专利权)人：深圳智芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：