專利名稱：連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其是一種開關(guān)變換器的控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源是一種通過(guò)控制主功率開關(guān)管的導(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)間來(lái)維持輸出電壓穩(wěn)定的電源。它具有功耗小、電能轉(zhuǎn)換效率高，體積小、穩(wěn)壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在各類電子產(chǎn)品中都有廣泛的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和電池供電的便攜式電子設(shè)備的普及，對(duì)開關(guān)電源的性能要求越來(lái)越高。為改善傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)存在瞬態(tài)響應(yīng)速度較慢、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)困難等缺點(diǎn)，近年來(lái)提出了一些新型的控制方法，以改善開關(guān)電源的性能，使其滿足電子設(shè)備對(duì)開關(guān)電源的要求。脈沖序列(PT)控制技術(shù)是一種針對(duì)開關(guān)變換器工作在電感電流斷續(xù)模式(DCM)提出的新型定頻控制方法，它通過(guò)調(diào)整兩組預(yù)先設(shè)定的控制脈沖的組合方式實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。由于脈沖序列控制開關(guān)變換器具有電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、不需要補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、瞬態(tài)響應(yīng)速度快和魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于對(duì)可靠性要求較高的開關(guān)電源控制系統(tǒng)。但當(dāng)脈沖序列控制開關(guān)變換器工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)時(shí)，由于脈沖序列控制器通過(guò)調(diào)節(jié)電感電流間接調(diào)節(jié)輸出電壓，使控制器對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)具有滯后性，導(dǎo)致開關(guān)變換器出現(xiàn)低頻波動(dòng)現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)性能變差。目前的研究表明，通過(guò)增大輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)可抑制脈沖序列控制連續(xù)工作模式開關(guān)變換器的低頻波動(dòng)現(xiàn)象，但增大輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻會(huì)使輸出電壓紋波增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 目的是提供一種開關(guān)電源的控制方法，使之克服現(xiàn)有脈沖序列控制工作在電感電流連續(xù)模式時(shí)的技術(shù)缺點(diǎn)。該方法可用于控制工作于連續(xù)模式的大功率開關(guān)變換器，其控制技術(shù)簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能良好，適用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)變換器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是:連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法，由變換器TD和控制器組成連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其工作方式包括:在每個(gè)開關(guān)周期起始時(shí)刻，根據(jù)開關(guān)變換器輸出電壓控制脈沖選擇規(guī)則選擇該開關(guān)周期內(nèi)的有效控制脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)工作模式開關(guān)變換器的控制；其控制脈沖選擇規(guī)則為:若V。低于VMf，采用控制脈沖Ph控制開關(guān)變換器中的開關(guān)管S ;反之，若V。高于Nref,采用控制脈沖控制開關(guān)管S。上述的產(chǎn)生控制脈沖Ph的方法是:在某個(gè)開關(guān)周期起始的h時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph由低電平變?yōu)楦唠娖?，變換器TD中的開關(guān)管S開通，電感電流込上升；在to+ τ οη Η時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph在保持為高電平固定時(shí)間τ onJ后變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管S關(guān)斷，二極管D開通，電感電流下降；在電感電流下降到預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv時(shí)刻，控制脈沖Ph在保持為低電平時(shí)間τ M11后變?yōu)楦唠娖?，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器再次開始計(jì)時(shí)，開關(guān)管S再次開通，變換器進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期。上述的產(chǎn)生控制脈沖匕的方法與上述過(guò)程類似，區(qū)別在于在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)控制脈沖Pl為低電平的持續(xù)時(shí)間為τ on L ( τ on L< τ 0nJI)o與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一、本發(fā)明為連續(xù)工作模式開關(guān)變換器提供了一種簡(jiǎn)單可靠的控制方法。該控制方法通過(guò)在每個(gè)開關(guān)周期的起始時(shí)刻檢測(cè)一次輸出電壓并簡(jiǎn)單判斷其大小，和檢測(cè)電感電流并簡(jiǎn)單判斷其大小，即可完成對(duì)變換器中主開關(guān)管S的控制?？朔藗鹘y(tǒng)的連續(xù)模式變換器控制方法難以避免的檢測(cè)和處理反饋量復(fù)雜、補(bǔ)償環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)繁瑣等缺點(diǎn)。二、本發(fā)明所提供的控制方法可抑制脈沖序列控制連續(xù)工作模式開關(guān)變換器的低頻波動(dòng)現(xiàn)象，使被控變換器的工作范圍不受脈沖序列控制變換器電感電流臨界條件的限制，拓寬了應(yīng)用范圍。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)以上開關(guān)電源的控制方法的裝置。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是:一種實(shí)現(xiàn)以上開關(guān)電源的控制方法的裝置，由變換器和控制器組成，控制器包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)與比較電路、脈沖選擇器、脈沖產(chǎn)生器、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器2、驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:電流檢測(cè)與比較電路與脈沖選擇器、脈沖產(chǎn)生器、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器2相連；電壓檢測(cè)電路、脈沖選擇器、脈沖產(chǎn)生器、驅(qū)動(dòng)電路依次相連；脈沖產(chǎn)生器與電流檢測(cè)與比較電路、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器2相 連。該裝置的工作過(guò)程和原理是:電流檢測(cè)與比較電路檢測(cè)電感電流Iy并將電感電流込與預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv比較，在電感電流込下降到預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv時(shí)刻，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va ;當(dāng)時(shí)鐘脈沖來(lái)臨時(shí)刻，脈沖選擇器比較此時(shí)輸出電壓V。與基準(zhǔn)電壓Vref的大小關(guān)系，并將代表比較結(jié)果的邏輯信號(hào)輸出至脈沖產(chǎn)生器；脈沖產(chǎn)生器根據(jù)單觸發(fā)計(jì)時(shí)器記時(shí)和電流檢測(cè)與比較電路的比較結(jié)果，產(chǎn)生頻率和占空比均不同的控制脈沖PH、Pl,并根據(jù)輸出電壓V。與基準(zhǔn)電壓Vref的大小關(guān)系輸出對(duì)應(yīng)的控制脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)變換器開關(guān)管S的控制?？梢?jiàn)，采用以上裝置可以方便可靠地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明以上方法。上述的電流檢測(cè)與比較電路的具體組成為:由電流檢測(cè)電路ID和比較器ACl組成；比較器ACl的正極性端接預(yù)設(shè)谷值電流Iv，負(fù)極性端接電流檢測(cè)電路ID輸出的電感電流Il。這樣，比較器ACl將電感電流込同預(yù)設(shè)谷值電流Iv進(jìn)行比較，當(dāng)電感電流込低于預(yù)設(shè)谷值電流Iv時(shí)，比較器ACl的輸出信號(hào)Va為高電平，反之，當(dāng)L低于Iv時(shí)，Va為低電平。上述的脈沖選擇器的具體組成為:由比較器AC2和D觸發(fā)器DFF組成；比較器AC2的正極性端接電壓檢測(cè)電路VD輸出的變換器輸出電壓V。，負(fù)極性端接基準(zhǔn)電壓Vref，AC2的輸出端與D觸發(fā)器DFF的D端相連。這樣，比較器AC2將輸出電壓V。同基準(zhǔn)電壓Vief進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓V。低于基準(zhǔn)電壓\#時(shí)，比較器AC2的輸出信號(hào)Vc2為低電平，反之，當(dāng)V。低于Vref時(shí)，Vc2為高電平；當(dāng)Va上升沿來(lái)臨時(shí)，D觸發(fā)器DFF將此時(shí)比較器AC2的輸出信號(hào)Vc2輸出至Q端，產(chǎn)生脈沖選擇信號(hào)Vq，根據(jù)觸發(fā)器的工作原理:V々VC1的下一個(gè)上升沿來(lái)臨之前保持不變，且的電平高低始終與Vq相反。上述的脈沖產(chǎn)生器的具體組成為:由RS觸發(fā)器RSFF1、RSFF2，與門AG1、AG2，以及或門OG組成；RS觸發(fā)器RSFFl和RSFF2的S端均接電流檢測(cè)與比較電路的輸出信號(hào)VC1，R端分別接單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl和00T2的輸出信號(hào)\和Vth ;與門AGl的輸入端接RS觸發(fā)器RSFFl的Q端和觸發(fā)器DFF的Q端，與門AG2的輸入端接RS觸發(fā)器RSFF2的Q端和觸發(fā)器DFF的豆端；或門OG的輸入端接與門AGl和AG2的輸出端，OGl的輸出端接開關(guān)管S的驅(qū)動(dòng)電路DR。這樣，在電感電流込下降到預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv時(shí)刻，RS觸發(fā)器RSFFl的S端輸入高電平，RSFFl輸出的控制脈沖信號(hào)為高電平，當(dāng)單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl記時(shí)結(jié)束時(shí)，RS觸發(fā)器RSFFl的R端輸入高電平，RSFFl輸出的控制脈沖信號(hào)Pj變?yōu)榈碗娖?；RS觸發(fā)器RSFF2的工作過(guò)程與上述RSFFl類似，但由于RSFF2的R端接單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2的記時(shí)時(shí)長(zhǎng)大于單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl的記時(shí)時(shí)長(zhǎng)，RSFF2輸出的控制脈沖信號(hào)Ph的高電平持續(xù)時(shí)間大于當(dāng)脈沖選擇信號(hào)Vq為高電平，％為低電平時(shí)，與門AGl開通，AG2被封鎖，或門OG輸出控制脈沖匕至驅(qū)動(dòng)電路；反之，當(dāng)脈沖選擇信號(hào)Vq為低電平，%為高電平時(shí)，與門AG2開通，AGl被封鎖，或門OG輸出控制脈沖Ph至驅(qū)動(dòng)電路。以上的脈沖選擇器和脈沖產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法中的相關(guān)功能。上述控制裝置中，控制脈沖的選擇和產(chǎn)生也可以采用現(xiàn)有的其他結(jié)構(gòu)的電路實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一方法的信號(hào)流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的電流檢測(cè)與比較電路的電路結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的脈沖選擇器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的脈沖產(chǎn)生器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖6a為本發(fā)明實(shí)施例一在穩(wěn)態(tài)條件下某一時(shí)段電感電流込的時(shí)域仿真波形圖。圖6b為與圖6a同一時(shí)段電流檢測(cè)與比較電路產(chǎn)生的開關(guān)周期開始時(shí)刻的時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va的時(shí)域仿真波形圖。圖6c為與圖6a同一時(shí)段控制脈沖信號(hào)Ph的時(shí)域仿真波形圖。圖6d為與圖6a同一時(shí)段控制脈沖信號(hào)Plj的時(shí)域仿真波形圖。圖6e為與圖6a同一時(shí)段有效控制脈沖信號(hào)Vp的時(shí)域仿真波形圖。圖6f為與圖6a同一時(shí)段變換器輸出電壓V。的時(shí)域仿真波形圖。圖6仿真條件如下:輸入電壓Vin=50V、輸出基準(zhǔn)電壓VMf=20V、電感L=400yH、電容C=200 μ F、負(fù)載阻值R=IO Ω、控制脈沖Ph的高電平的持續(xù)時(shí)間為τ onJI=8 μ S、控制脈沖的高電平的持續(xù)時(shí)間為τ on L=l μ S、預(yù)設(shè)谷值電流Iv=L 8Α。圖7a為現(xiàn)有的脈沖序列控制變換器在穩(wěn)態(tài)條件下某一時(shí)段，有效控制脈沖信號(hào)中Ph脈沖的時(shí)域仿真波形圖。圖7b為現(xiàn)有的脈沖序列控制變換器在與圖7a同一時(shí)段，有效控制脈沖信號(hào)中匕脈沖的時(shí)域仿真波形圖。圖7c為現(xiàn)有的脈沖序列控制變換器在與圖7a同一時(shí)段，變換器輸出電壓V。的時(shí)域仿真波形圖。圖7仿真條件如下:輸入電壓Vin=50V、輸出基準(zhǔn)電壓VMf=20V、電感L=400yH、電容C=200 μ F、負(fù)載阻值R=IO Ω、控制脈沖Ph的占空比為Dh=0.8、控制脈沖Pl的占空比為Dl=0.1、變換器的開關(guān)頻率為f=100kHz。圖8為本發(fā)明實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例三的電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一圖1示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為，一種開關(guān)電源的控制方法，其具體作法是:在每個(gè)開關(guān)周期起始時(shí)刻，控制器根據(jù)開關(guān)變換器TD的輸出電壓V。與基準(zhǔn)電壓Vref之間的關(guān)系選擇該開關(guān)周期內(nèi)的有效控制脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)變換器TD的控制。其控制脈沖選擇規(guī)則為:若V。低于VMf，采用控制脈沖Ph控制開關(guān)變換器中的開關(guān)管S ;反之，若V。高于VMf，采用控制脈沖控制開關(guān)管S?？刂破鳟a(chǎn)生控制脈 沖Ph的方法是:在某個(gè)開關(guān)周期起始的h時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph由低電平變?yōu)楦唠娖?，變換器TD中的開關(guān)管S開通，電感電流込上升；在to+ τ οη Η時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph在保持為高電平固定時(shí)間τ onJ后變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管S關(guān)斷，二極管D開通，電感電流下降；在電感電流下降到預(yù)設(shè)的谷值電流Iv時(shí)刻，控制脈沖Ph在保持為低電平時(shí)間τ offJ后變?yōu)楦唠娖?，變換器進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期?？刂破鳟a(chǎn)生控制脈沖匕的方法與上述過(guò)程類似，區(qū)別在于在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)控制脈沖Pl為低電平的持續(xù)時(shí)間分別為τ on L ( τ on L< τ 0nJI)o本例采用以下的裝置，可使上述控制方法得以方便快捷地實(shí)現(xiàn)。圖2示出，本例的開關(guān)電源的控制方法的裝置，由變換器TD和控制器組成，控制器包括電壓檢測(cè)電路VD、電流檢測(cè)與比較電路IDC、脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2、驅(qū)動(dòng)電路DR，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:電流檢測(cè)與比較電路IDC與脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器0TT1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器0TT2相連；電壓檢測(cè)電路VD、脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、驅(qū)動(dòng)電路依次相連DR;脈沖產(chǎn)生器PG與電流檢測(cè)與比較電路IDC、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2相連。圖3示出，本例的電流檢測(cè)與比較電路IDC的具體組成為:由電流檢測(cè)電路ID和比較器ACl組成；比較器ACl的正極性端接預(yù)設(shè)谷值電流Iv，負(fù)極性端接電流檢測(cè)電路ID輸出的電感電流L ；比較器ACl的輸出端與脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OTTl、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器0TT2相連。圖4示出，本例的脈沖選擇器PS的具體組成為:由比較器AC2和D觸發(fā)器DFF組成；比較器AC2的正極性端接電壓檢測(cè)電路VD輸出的變換器輸出電壓V。，負(fù)極性端接基準(zhǔn)電壓VMf，AC2的輸出端與D觸發(fā)器DFF的D端相連；D觸發(fā)器DFF的輸出端Q和豆與脈沖產(chǎn)生器PG相連。圖5示出，本例的脈沖產(chǎn)生器PG的具體組成為:由RS觸發(fā)器RSFFl、RSFF2，與門AGU AG2，以及或門OG組成；RS觸發(fā)器RSFFl和RSFF2的S端均接電流檢測(cè)與比較電路的輸出信號(hào)Va，R端分別接單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl和00Τ2的輸出信號(hào)\和Vth ;與門AGl的輸入端接RS觸發(fā)器RSFFl的Q端和觸發(fā)器DFF的Q端，與門AG2的輸入端接RS觸發(fā)器RSFF2的Q端和觸發(fā)器DFF的0端；或門OG的輸入端接與門AGl和AG2的輸出端，OGl的輸出端接開關(guān)管S的驅(qū)動(dòng)電路DR。本例的裝置其工作過(guò)程和原理是:圖1-5示出，電流檢測(cè)與比較電路IDC產(chǎn)生開關(guān)管周期開始的時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va ；當(dāng)時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va來(lái)臨時(shí)刻，脈沖選擇器PS比較此時(shí)輸出電壓V。與基準(zhǔn)電壓VMf的大小關(guān)系，并將代表比較結(jié)果的邏輯信號(hào)輸出至脈沖產(chǎn)生器PG ;于此同時(shí)，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl或00Τ2開始計(jì)時(shí)；脈沖產(chǎn)生器PG根據(jù)單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl或00Τ2的記時(shí)信號(hào)Vtl或VTH、時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va產(chǎn)生頻率和占空比均不同的控制脈沖ΡΗ、&實(shí)現(xiàn)對(duì)變換器開關(guān)管S的控制。電流檢測(cè)與比較電路IDC完成電感電流檢測(cè)和比較產(chǎn)生開關(guān)周期開始時(shí)刻的時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va:圖2、3示出，電流檢測(cè)電路ID檢測(cè)電感電流I。比較器ACl將預(yù)設(shè)谷值電流Iv與電感電流込進(jìn)行比較；當(dāng)電感電流込低于預(yù)設(shè)谷值電流Iv時(shí)，比較器ACl的輸出信號(hào)Va為高電平，反之，當(dāng)込低于Iv時(shí)，Vci為低電平；由于電感電流込低于預(yù)設(shè)谷值電流Iv時(shí)刻，變換器開關(guān)管S開通，Il開始上升，比較器ACl的輸出信號(hào)Va為一系列窄脈沖信號(hào)。

脈沖選擇器PS完成輸出電壓的比較和控制脈沖的選擇:圖2、4示出，比較器AC2將輸出電壓V。同基準(zhǔn)電壓Nrei進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓V。低于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，比較器AC2的輸出信號(hào)Ve2為低電平，反之，當(dāng)V。低于VMf時(shí)，Ve2為高電平；當(dāng)Va上升沿來(lái)臨時(shí)，D觸發(fā)器DFF將此時(shí)比較器AC2的輸出信號(hào)Vc2輸出至Q端，產(chǎn)生脈沖選擇信號(hào)Vq,根據(jù)觸發(fā)器的
工作原理:％在Va的下一個(gè)上升沿來(lái)臨之前保持不變，且％的電平高低始終與Vq相反。脈沖產(chǎn)生器PG完成控制脈沖的產(chǎn)生和輸出:圖2、5示出，當(dāng)Va上升沿來(lái)臨時(shí)，RS觸發(fā)器RSFFl的S端輸入高電平，RSFFl輸出的控制脈沖信號(hào)為高電平，當(dāng)單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl記時(shí)結(jié)束時(shí)，RS觸發(fā)器RSFFl的R端輸入高電平，RSFFl輸出的控制脈沖信號(hào)變?yōu)榈碗娖?；RS觸發(fā)器RSFF2的工作過(guò)程與上述RSFFl類似，但由于RSFF2的R端接單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00T2的記時(shí)時(shí)長(zhǎng)大于單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl的記時(shí)時(shí)長(zhǎng)，RSFF2輸出的
控制脈沖信號(hào)Ph的高電平持續(xù)時(shí)間大于匕；當(dāng)脈沖選擇信號(hào)Vq為高電平，％為低電平時(shí)，
與門AGl開通，AG2被封鎖，或門OG輸出控制脈沖匕至驅(qū)動(dòng)電路；反之，當(dāng)脈沖選擇信號(hào)Vq
為低電平，K力高電平時(shí)，與門AG2開通，AGl被封鎖，或門OG輸出控制脈沖Ph至驅(qū)動(dòng)電路。本例的變換器為Buck變換器。用PSIM軟件對(duì)本例的方法進(jìn)行時(shí)域仿真分析，結(jié)果如下。圖6為仿真得到的采用上述控制方法及其控制裝置的變換器在額定工作狀態(tài)下的工作波形。圖6a、圖6b、圖6c、圖6d、圖6e、圖6f分別為變換器電感電流Ip開關(guān)周期開始時(shí)刻的時(shí)鐘脈沖信號(hào)Va、控制脈沖信號(hào)PH、控制脈沖信號(hào)匕、效控制脈沖信號(hào)VP、變換器輸出電壓V。。從圖6可看出，13個(gè)開關(guān)周期組成循環(huán)周期，開關(guān)管S的控制脈沖組成的脈沖序列為:1PH — 5Pl — IPh — 6Pl。變換器不存在低頻波動(dòng)現(xiàn)象，變換器輸出電壓紋波約17mV。圖7為現(xiàn)有的脈沖序列控制變換器在額定工作狀態(tài)下的工作波形。圖7a、圖7b、圖7c分別為變換器有效控制脈沖信號(hào)中Ph脈沖、有效控制脈沖信號(hào)中匕脈沖、變換器輸出電壓V。的時(shí)域仿真波形圖。從圖6可看出，當(dāng)變換器工作在連續(xù)模式時(shí)，控制脈沖信號(hào)Ph和控制脈沖信號(hào)連續(xù)作為有效控制脈沖，變換器輸出出現(xiàn)低頻波動(dòng)現(xiàn)象，變換器輸出電壓紋波約0.85V，遠(yuǎn)大于本發(fā)明實(shí)施例一中變換器輸出電壓紋波17mV。故采用本發(fā)明的變換器可抑制脈沖序列控制連續(xù)工作模式開關(guān)變換器的低頻波動(dòng)現(xiàn)象，使被控變換器的工作范圍不受脈沖序列控制變換器電感電流臨界條件的限制。實(shí)施例二圖8示出，本例與實(shí)施例一基本相同，不同之處是:本例控制的開關(guān)電源的變換器TD為Boost變換器。

實(shí)施例三圖9示出，本例與實(shí)施例一基本相同，不同之處是:本例控制的開關(guān)電源的變換器TD 為 Buck-Boost 變換器。本發(fā)明方法可方便地用模擬器件或數(shù)字器件實(shí)現(xiàn)；除可用于以上實(shí)施例中的變換器組成的開關(guān)電源外，也可用于Cuk變換器、BIFRED變換器、反激變換器、半橋變換器、全橋變換器等多種功率電路組成開關(guān)電源。
權(quán)利要求
1.連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法，由變換器TD和控制器組成連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其工作方式包括:在每個(gè)開關(guān)周期起始時(shí)刻，根據(jù)開關(guān)變換器輸出電壓控制脈沖選擇規(guī)則選擇該開關(guān)周期內(nèi)的有效控制脈沖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)工作模式開關(guān)變換器的控制；其控制脈沖選擇規(guī)則為:若V。低于VMf，采用控制脈沖Ph控制開關(guān)變換器中的開關(guān)管S ;反之，若V。高于VMf，采用控制脈沖控制開關(guān)管S0
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法，其特征在于:所述的產(chǎn)生控制脈沖Ph的方法是: 在某個(gè)開關(guān)周期起始的h時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph由低電平變?yōu)楦唠娖?，變換器TD中的開關(guān)管S開通，電感電流L上升；在τ onJ時(shí)刻，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)，控制脈沖Ph在保持高電平固定時(shí)間τ m H后變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管S關(guān)斷，二極管D開通，電感電流下降；在電感電流下降到預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv時(shí)刻，控制脈沖Ph在保持低電平時(shí)間τ M11后變?yōu)楦唠娖?，單觸發(fā)計(jì)時(shí)器再次開始計(jì)時(shí)，開關(guān)管S再次開通，變換器進(jìn)入下一個(gè)開關(guān)周期； 產(chǎn)生控制脈沖匕的方法與上述過(guò)程類似，區(qū)別在于在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)控制脈沖匕為低電平的持續(xù)時(shí)間為τ on L, τ on L< τ m H。
3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的電感電流谷值Iv為直接設(shè)定的電感電流谷值或由輸入、輸出反饋量產(chǎn)生，與輸入量或輸出量有關(guān)的電感電流谷值。
4.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的高電平的持續(xù)時(shí)間Tmi h和低電平的持續(xù)時(shí)間τ。。為直接設(shè)定的恒定導(dǎo)通時(shí)間，或由輸入、輸出反饋量產(chǎn)生，與輸入量或輸出量有關(guān)的恒定導(dǎo)通時(shí)間。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2或3或4所述的實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列的裝置，由變換器TD和控制器組成，控制器包括電壓檢測(cè)電路VD、電流檢測(cè)與比較電路IDC、脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00Τ1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00Τ2、驅(qū)動(dòng)電路DR，其特征在于:電流檢測(cè)與比較電路IDC與脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器0ΤΤ1、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器0ΤΤ2相連；電壓檢測(cè)電路VD、脈沖選擇器PS、脈沖產(chǎn)生器PG、驅(qū)動(dòng)電路依次相連至DR ;脈沖產(chǎn)生器PG與電流檢測(cè)與比較電路IDC、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl、單觸發(fā)計(jì)時(shí)器00Τ2相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于:所述的電流檢測(cè)與比較電路IDC的具體組成為:比較器ACl的正極性端接預(yù)設(shè)谷值電流Iv，負(fù)極性端接電流檢測(cè)電路ID輸出的電感電流Il。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于:所述的脈沖選擇器的具體組成為:由比較器AC2和D觸發(fā)器DFF組成；比較器AC2的正極性端接電壓檢測(cè)電路VD輸出的變換器輸出電壓V。，負(fù)極性端接基準(zhǔn)電壓VMf，AC2的輸出端與D觸發(fā)器DFF的D端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于:所述的脈沖產(chǎn)生器的具體組成為:由RS觸發(fā)器RSFFl和RS觸發(fā)器RSFF2，與門AGl和與門AG2，以及或門OG組成；RS觸發(fā)器RSFFl和RSFF2的S端均接電流檢測(cè)與比較電路的輸出信號(hào)Va，R端分別接單觸發(fā)計(jì)時(shí)器OOTl和00T2的輸出信號(hào)ντ 和Vth ;與門AGl的輸入端接RS觸發(fā)器RSFFl的Q端和觸發(fā)器DFF的Q端，與門AG2的輸入端接RS觸發(fā)器RSFF2的Q端和觸發(fā)器DFF的0端；或門OG的輸入端接與門AGl和AG2的輸出端，OGl的輸出`端接開關(guān)管S的驅(qū)動(dòng)電路DR。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于連續(xù)工作模式開關(guān)電源的半滯環(huán)脈沖序列控制方法及其裝置在每個(gè)開關(guān)周期起始時(shí)刻，根據(jù)開關(guān)變換器輸出電壓Vo與基準(zhǔn)電壓Vref之間的關(guān)系選擇該開關(guān)周期內(nèi)的有效控制脈沖。其控制脈沖選擇規(guī)則為若Vo低于Vref，采用控制脈沖PH控制開關(guān)變換器中的開關(guān)管S；反之，若Vo高于Vref，采用控制脈沖PL控制開關(guān)管S。各控制脈沖的高電平持續(xù)時(shí)間為預(yù)設(shè)的固定值，低電平持續(xù)時(shí)間根據(jù)電感電流IL與預(yù)設(shè)的估值電流IV比較獲得。該方法可用于控制工作于連續(xù)模式的大功率開關(guān)變換器，其控制技術(shù)簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)性能良好，且適用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)變換器。
文檔編號(hào)H02M3/157GK103236790SQ20131010455
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者許建平, 沙金, 王金平, 劉姝晗 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)