[发明专利]高频电压型式功率转换器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种高频电压型式功率转换器及其控制方法。

一般电压型式脉宽调制控制器(Voltage PWM Controller)，其工作原理是当其中的振荡器开始产生三角波时，脉宽调制控制器亦同时驱动一功率转换器初级侧的主动开关，直到功率转换器的输出电压直接反馈到脉宽调制控制器当中的误差放大器，以产生一误差信号，而可与振荡器产生的三角波相切时，即关闭主动开关，借此产生适当的工作周期，并将初级侧的能量转换至次级侧。

然而，在电压型式控制方法中，往往受限于脉宽调制控制器中并无电流反馈给控制闭环控制，系统响应完全由输出电压决定，为了防止输出电压瞬态响应过慢以及缩小输出电压稳态脉动变化，往往将脉宽调制控制器当中的电压控制闭环的频宽设计得比输入设备频率高数倍甚至数十倍，一旦电压控制闭环频宽被过度提高，会造成输入电流波形失真变大，输入电流均方根值也随之增高，输入电压脉动增加，造成输入能量增加，效率降低及散热量大大增加问题。

相反，如果降低脉宽调制控制器中电压反馈控制闭环的频宽，固然可以使输入电流波形失真度减小，然而却必须付出输出电压瞬态响应变慢及输出电压稳态脉动变大的代价，然而输出电压瞬态响应所产生的影响，不仅是输出端负载无法承受过低的瞬态电压，产生断电的效应，同时，功率转换器中部份元件如电解电容及半导体亦受限于耐压规格，无法承受过高的瞬态电压，而且输出电压稳态脉动的变化范围也常常需要符合产品规定。

若是改以平均电流或峰值电流的脉宽调制控制器驱动主动开关，则须加入一电流控制回路，由电压控制回路及电流控制回路的频率响应共同决定输入电流及输出电压的特性，此外，还必须加上一变流器(Current Transformer)，采用CT等磁性元件及相对应的控制线路大大提高了线路的复杂程度、体积及成本。

因此，本发明的目的在于提供一种控制截止时间的高频电压功率转换器及其控制方法，它可控制一脉宽调制控制器的截止时间以控制其输出电压瞬态响应。

为实现上述目的，本发明的一种控制截止时间的高频电压型式功率转换器包括一电源输入单元，一主动驱动单元与该电源输入单元连接，一高频功率转换器连接于该主动驱动单元，一输出端单元与高频功率转换器连接，所述电源输入单元及输出单元各自透过一输入降压单元及一输出降压单元将输入电压及输出电压反馈至一微处理器，由该微处理器依据输入与输出电压的条件，输出一时脉以控制一脉宽调制控制器的截止时间，由该脉宽调制控制器控制所述主动驱动单元。

为实现上述目的，本发明的控制高频电压型式功率转换器的方法，包括以下步骤：建立截止时间表；读取输入及输出电压值；判断输入及输出电压值，若输入电压异于输入电压预设值或输出电压低于输出电压预设值，则进行下一步骤；依据输入及输出电压自前述截止时间表读取截止时间；利用该截止时间控制脉宽调制控制器。

采用本发明折上述电路结构和控制方法，可控制输出电压瞬态响应，改善输入电流波形，进而提高功率转换器的效率，并减小散热量。同时，还具有以下优点：1.由于输出电压透过输出降压单元反馈至微处理器后，由微处理器送出一模拟输出信号至脉宽调制控制器，而非将输出电压直接反馈至脉宽调制控制器，因此，输出电压透过微理器中的滤波器可消除杂信号，以改善输出电压频率响应，并简化该脉宽调制控制器的电路。2.由于脉宽调制控制器的时脉信号及模拟输出信号均是由微处理器提供，因此可提供较高的解析度，可以更精确地控制截止时间。

为能进一步更清楚了解本发明的目的、特点及优点下面将参照附图予以详细说明：

图1是本发明的电路方块图；

图2是本发明的输入中断处理程序流程图；

图3是本发明的输出中断处理程序流程图；

图4是本发明的电源输入单元、高频功率转换器及输出端单元的详细电路图；

图5是本发明的主动驱动单元的详细电路图；

图6是本发明的输入降压单元、输出降压单元及微处理器的详细电路图；

图7是本发明的脉宽调制控制器的详细电路图。

有关本发明所提出的高频电压型式功率转换器及其控制方法，请参阅图1，图中示出功率转换器的电路方块图，如图所示，它包括：

一电源输入单元10，其详细电路请参考图4所示；

一主动驱动单元20，它连接到该电源输入单元10，其详细电路请参考图5所示；

一高频功率转换器30，它连接到该主动驱动单元20，其详细电路请参考图4所示；

一输出端单元40，它连接到所述高频功率转换器30，其详细电路请参考图4所示；