伪连续工作模式开关电源的单环脉冲调节控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种伪连续工作模式开关电源的单环脉冲调节控制装置：由变换器ＴＤ和控制器组成，控制器包括电压检测电路ＶＣＣ、脉冲选择器ＰＳ、脉冲产生器ＰＧ、锯齿波信号产生器ＳＧ和驱动电路ＤＲ。其特征在于：电压检测电路ＶＣＣ、脉冲选择器ＰＳ、脉冲产生器ＰＧ、驱动电路ＤＲ依次相连；锯齿波信号产生器ＳＧ与脉冲选择器ＰＳ及脉冲产生器ＰＧ相连。本实用新型专利技术可用于控制工作于伪连续模式的大功率开关变换器，其控制技术简单易行，稳定性和抗干扰能力强，变换器工作范围大，动态性能良好，且适用于各种拓扑结构的开关变换器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电源的控制装置。
技术介绍
大多数用电设备(如计算机、通讯设备、电动机械、工业控制设备、高效照明装置 等)都要求将一般电力(如市电)进行转化后才能符合其使用需要。近年来，开关电源技 术一直是电气工程领域应用和研究的热点。开关电源主要由DC-DC变换器和控制器两部分构成。DC-DC变换器用于电能转换， 一般由开关装置和整流滤波电路等组成，电路结构有BucKBoost、反激、全桥等等。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变换器中的开关装置，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。近年 来，变换器和控制方法方面的新技术不断推进着开关电源的发展。伪连续工作模式开关变换器在传统变换器的基础上，增加了一个与电感并联的续 流开关管，从而通过改变电路的工作状态提高电源的瞬态响应能力。但是，实现对伪连续工 作模式开关变换器的闭环控制通常较为复杂，控制器需要检测和处理多个状态变量，补偿 网络的设计和实现比较繁琐。此外，之前出现的伪连续工作模式开关变换器的工作范围受 限于预设的电感电流基准值。脉冲调节控制方法是一种新型的开关变换器控制方法。其控制过程是在每个开 关周期起始时刻判断输出电压V。与基准电压Vref间的关系，若输出电压V。低于基准电压 Vref，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；反之将会选择占空 比小的低能量控制脉冲。脉冲调节技术简单可靠，且具有较好的快速响应能力。其不足之 处是仅能用于控制工作在电感电流断续模式(DCM)的开关变换器，工作范围受电感电流 临界条件的限制，因此不适用于大功率场合。与本技术同时提交的专利技术专利申请提供一种开关电源的控制方法，采用该方 法可用于控制工作于伪连续模式的大功率开关变换器，其控制技术简单易行，稳定性和抗 干扰能力强，变换器工作范围大，动态性能良好，适用于各种拓扑结构的开关变换器，其具 体工作方式中包括在每个开关周期起始时刻，根据开关变换器输出电压V。与基准电压Vref之间的关 系选择该开关周期内的有效控制脉冲，从而实现对伪连续工作模式开关变换器的控制。其 控制脉冲选择规则为若V0低于，采用控制脉冲Phi和Ph2分别控制伪连续开关变换器中 的开关管S1和S2 ；反之，若V0高于Vref，采用控制脉冲Pli和Pl2分别控制开关管S1和S20上述的产生控制脉冲Pm和Ph2的方法是在某个开关周期起始的、时刻，控制脉 冲Pm由低电平变为高电平，控制脉冲Ph2由高电平变为低电平，变换器TD中的开关管S1开 通、S2关断，电感电流込上升；在t0+DH1T时刻，控制脉冲Phi在保持为高电平固定时间DhiT 后变为低电平，开关管S1关断，二极管D开通，电感电流下降；在、+(I-Dh2) T时刻，控制脉 冲Ph2在保持为低电平固定时间(I-Dh2) T后变为高电平，开关管S2开通，二极管D关断，电感电流通过开关管S2续流，直至开关周期结束时刻、+Τ。上述的产生控制脉冲Pu和P。的方法与上述过程类似，区别在于在一个开关周期 内控制脉冲Pli和Pl2为高电平的持续时间分别为DliT(Dli < Dhi)和Dl2T(Dl2 > Dh2)。与现有技术相比，该方法的有益效果是一、为伪连续工作模式开关变换器提供了一种简单可靠的控制方法。该控制方法 仅在每个开关周期的起始时刻检测一次输出电压并简单判断其大小，即可完成对伪连续模 式变换器中主开关管S1和续流开关管S2的控制。克服了传统的伪连续模式变换器控制方 法难以避免的检测和处理反馈量复杂、补偿环节设计繁琐等缺点。二、所提供的控制方法可使被控变换器的工作范围不受脉冲调节控制变换器电感 电流临界条件的限制，也不受传统伪连续模式变换器电感电流基准值的限制，从而拓宽了 应用范围。三、该控制方法采用占空比固定的控制脉冲，使得变换器具有良好的抗干扰能力。 并且用于控制开关管S1和S2的两组控制脉冲信号可预设时序，因此该控制方法直接提供了 开关管S1和S2交替开通、关断所需的死区时间，无须设计附加电路提供保护。
技术实现思路
本技术的目的是为上述开关电源的控制方法提供得以实现的装置。实现本技术目的所采用的技术方案是伪连续工作模式开关电源的单环脉冲 调节控制装置，由变换器和控制器组成，控制器包括电压检测电路、脉冲选择器、脉冲产生 器、锯齿波信号产生器、驱动电路，其结构特点是电压检测电路、脉冲选择器、脉冲产生器、 驱动电路依次相连；锯齿波信号产生器与脉冲选择器及脉冲产生器相连。该装置的工作过程和原理是锯齿波信号产生器产生频率固定的锯齿波信号Vsaw， 脉冲选择器根据锯齿波信号Vsaw产生频率固定的时钟脉冲信号v。lk ；当时钟脉冲来临时刻， 脉冲选择器比较此时输出电压V。与基准电压的大小关系，并将代表比较结果的逻辑信 号输出至脉冲产生器；脉冲产生器根据锯齿波信号Vsaw产生频率均相同但占空比不同的控 制脉冲PH1、Pu、PH2、Pm并根据输出电压V。与基准电压Vref的大小关系输出对应的控制脉冲 实现对变换器开关管S1和S2的控制。可见，采用以上装置可以方便可靠地实现以上所述开关电源的控制方法。以上装 置的脉冲选择器和脉冲产生器结构简单，性能稳定，能够可靠地实现上述方法中的相关功 能。控制装置中，锯齿波信号产生器可由三角波信号产生器等其他装置代替，控制脉冲的选 择和产生也可以采用现有的其他结构的电路实现。上述的脉冲选择器的具体组成为由比较器AC1、AC2和触发器DFF组成；比较器 ACl的正极性端接基准电压Vref，负极性端接电压检测电路VCC输出的变换器输出电压V。， ACl的输出端与触发器DFF的D端相连；比较器AC2的正极性端接固定电压\c，负极性端 接锯齿波信号产生器SG的输出信号Vsaw，AC2的输出端与触发器DFF的CLK端相连；触发器 DFF的输出端Q和3与脉冲产生器PG相连。这样，比较器ACl将输出电压V。同基准电压进行比较，当输出电压V。低于基 准电压Vref时，比较器ACl的输出信号Vc为高电平，反之，当V0低于Vref时,Vc为低电平；比 较器AC2将锯齿波信号产生器SG输出的上三角形锯齿波Vsaw同固定电压Vre进行比较，在4上三角形锯齿波的每个周期起始时，Vsaw低于Vrc，比较器AC2的输出信号V。lk为高电平，当 Vsaw上升至Vrc后，V。lk为低电平，由于的电压幅值较低，Vclk为高电平持续时间很短的时 钟脉冲；当V。lki升沿来临时，触发器DFF将此时比较器ACl的输出信号Vc输出至Q端，产 生脉冲选择信号Vq，根据触发器的工作原理VQ在V。lk的下一个上升沿来临之前保持不变， 且％的电平高低始终与Vq相反。上述的脉冲产生器的具体组成为由比较器AC 3、AC4、AC5、AC6，与门AGl、AG2、 AG3、AG4，以及或门OGU 0G2组成；比较器AC3和AC4的正极性端分别接固定电压Vrlll和 VrL1,负极性端均接锯齿波信号产生器SG的输出信号Vsaw ；与门AGl的输入端接比较器AC3 的输出端和触发器DFF的Q端，与门AG2的输入端接比较器AC4的输出端和触发器DFF的 Q端；或门O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伪连续工作模式开关电源的单环脉冲调节控制装置，由变换器ＴＤ和控制器组成，控制器包括电压检测电路ＶＣＣ、脉冲选择器ＰＳ、脉冲产生器ＰＧ、锯齿波信号产生器ＳＧ和驱动电路ＤＲ，其特征在于：电压检测电路ＶＣＣ、脉冲选择器ＰＳ、脉冲产生器ＰＧ、驱动电路ＤＲ依次相连；锯齿波信号产生器ＳＧ与脉冲选择器ＰＳ及脉冲产生器ＰＧ相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦明，许建平，牟清波，王金平，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]