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应用于开关变流器的电流观测器制造技术

技术编号:9571005 阅读:107 留言:0更新日期:2014-01-16 03:56
本发明专利技术涉及电流观测器,旨在提供一种应用于开关变流器的电流观测器。该电流观测器包括:运算电路,其第一输入端耦接至代表流过开关电流的开关电流信号,输出端产生电压信号;以及第一模拟选通器,具有第一输入端、第二输入端、控制信号端和输出端,其中第一输入端耦接至运算电路的输出端以接收电压信号,第二输入端接地,控制信号端接收指示开关导通的开关导通信号,输出端耦接至运算电路的第二输入端,第一模拟选通器基于开关导通信号,将电压信号或零电压信号提供至输出端。本发明专利技术具有结构简单、精度高等特点,适合各种工作模式,可应用于反激变流器及其他变流器。其核心是基于运算放大器、模拟选通器和运放组成的运算电路,无需乘法器。

【技术实现步骤摘要】
应用于开关变流器的电流观测器
本专利技术涉及电流观测器,特别涉及一种应用于开关变流器的电流观测器。
技术介绍
目前很多隔离型开关变流器(也称开关电源或者电源),如手机充电器或者LED驱动电源,负载需要电源的输出电流恒定。为此,通常需要采样输出电流,通过闭环反馈的方式实现输出电流的恒定。以图1所示的反激变流器为例,其输入与输出需要电气隔离。为了实现输出的恒流,在输出端,需要通过取样电阻采样,在副边进行恒流控制之后,误差信号经光耦反馈送到原边控制电路,调节开关管的开通和关断,实现恒流输出。图1所示现有技术方案由于副边电流采样电路和光耦的存在,增加了电路的复杂性,进一步,由于光耦存在老化问题,使电路的稳定性和使用寿命都受到一定影响。针对上述问题,提出了很多的原边恒流控制方法,即无需输出电流采样和光耦元件,直接利用隔离变压器原边的信号,计算出输出电流的信息,并加以控制实现输出恒流。原边恒流控制的一个框图示意如图2所示。目前市场上有较多的集成电路实现这一功能,如Infineon公司的ICL8001G、MPS的MP4021、PI的LinkSwitch-PH系列等。在原边实现输出电流估算的方法也有多种多样,但大部分只能适用于断续模式(DCM模式)或者临界断续模式(CRM模式)的反激变流器,不能适用于连续模式(CCM模式)的反激变流器。如申请专利CN201010262226.0所利用的基于峰值采样保持的方法,但仅适用于断续以及临界断续模式。采样保持电路的延时,对输出电流估算的精度产生影响。申请专利CN201110111079.1提出了一种基于多个乘法器的输出电流估算方法,可以应用于连续模式的反激变流器,但其实现非常复杂,需要多个乘法器,乘法器的线性度对其输出电流估算的精度影响很大。若乘法器精度高,则输出电流估算精度高,但是乘法器设计复杂、成本高;若乘法器精度低,则精度低,但乘法器成本低。图3-5所示是反激变流器在各种模式下的工作波形。其中,Vgs是原边开关Ql的门极驱动信号,Isw是原边开关的电流信号,Isec是变压器副边的电流,其平均值就是输出电流。Iavg是原边开关电流Isw在一个周期内的平均值。Ton_p就是原边开关导通的时间,Ton_s为副边二极管Dr的导通时间。Z⑶信号是指示副边二极管导通时间的信号,在Ton_s时间段内,为高电平。Va是变压器辅助绕组的信号,用于产生Z⑶信号,也称为过零检测、零电流检测等,在本领域属于常识。不失一般性,在一个开关周期内的输出电流可以表示为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用于开关变流器的电流观测器,其中开关变流器包括开关和二极管,其特征在于,该电流观测器还包括:运算电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至代表流过开关电流的开关电流信号,输出端产生电压信号;以及第一模拟选通器,具有第一输入端、第二输入端、控制信号端和输出端,其中第一输入端耦接至运算电路的输出端以接收电压信号,第二输入端接地,控制信号端接收指示开关导通的开关导通信号,输出端耦接至运算电路的第二输入端,第一模拟选通器基于开关导通信号,将电压信号或零电压信号提供至输出端。

【技术特征摘要】
1.应用于开关变流器的电流观测器,其中开关变流器包括开关和二极管,其特征在于,该电流观测器还包括: 运算电路,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端耦接至代表流过开关电流的开关电流信号,输出端产生电压信号;以及 第一模拟选通器,具有第一输入端、第二输入端、控制信号端和输出端,其中第一输入端耦接至运算电路的输出端以接收电压信号,第二输入端接地,控制信号端接收指示开关导通的开关导通信号,输出端耦接至运算电路的第二输入端,第一模拟选通器基于开关导通信号,将电压信号或零电压信号提供至输出端。2.如权利要求1所述的电流观测器,其特征在于,其中运算电路包括: 第一电阻,具有第一端和第二端,其中第一端耦接至开关电流信号; 第二电阻,具有第一端和第二端,其中第一端耦接至第一模拟选通器的输出端; 运算放大器,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其中第一输入端稱接至第一电阻的第二端,第二输入端耦接至第二电阻的第二端;以及 电容或电阻和电容的串联,耦接在运算放大器的第二输入端和输出端之间;或耦接在运算放大器输出端与地之间。3.如权利要求1所述的电流观测器,其特征在于,还包括: 第一低通滤波器,具有输入端和输出端,其中输入端接收开关电流信号,输出端耦接至运算电路的第一输入端,第一低通滤波器对开关电流信号进行低通滤波,在输出端产生平均值信号。4.如权利要求3所述的电流观测器,其特征在于,还包括: 第二模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员:张军明王睿曾鹄龙
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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