[发明专利]一种开关电源的控制方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源的控制方法及其装置。

背景技术

近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术成为应用和研究的热点。随着电力电子器件制造技术和变流技术的进步，开关电源确立了其在直流-直流变换中的主流地位。计算机、通讯设备、电子检测设备、控制设备等都广泛采用开关电源作为供电装置。开关电源主要由变换器和控制器两部分构成。变换器又称为功率电路，主要包括开关装置、变压器装置和整流滤波电路；变换器有Buck、Boost、正激、反激等多种拓扑结构。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。目前变换器技术已经较为成熟，控制方法及控制方法涉及的控制电路成为影响开关电源性能的关键因素。现有的控制方法有电压型、电流型等传统的PWM控制，也有近年出现的脉冲序列控制等新型控制方法。

脉冲序列控制方法是用控制器产生高能量控制脉冲或者低能量控制脉冲对开关管进行控制。其具体控制方法是：在每个开关周期起始时刻判断输出电压V_o与基准电压V_ref间的关系，若输出电压V_o低于基准电压V_ref，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，使开关管的导通时间长，电感电流上升至基准值I₁后开关管关断并结束该周期，输出电压升高；反之将会选择占空比小的低能量控制脉冲，其工作情况与上述相似。脉冲序列技术根据输出电压瞬时值的相对大小选择高能量或低能量控制脉冲，具有较好的快速响应能力。其不足之处是：在每一开关周期，只要输出电压低于基准电压，不管差值大小，均由一个电流基准值I₁确定高能量脉冲的占空比，往往出现较为严重的过调或调节不足；低能量控制脉冲进行调节时，则均由一个低电流基准值I2确定其占空比，也存在同样的缺点。从而使得稳态工作时输出电压波动幅度较大，同时暂态响应速度也有待进一步提高，这是阻碍脉冲序列控制方法广泛应用的主要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种开关电源的控制方法，采用该种控制方法变换器输出电压纹波较小，动态响应好，抗干扰能力强，适用于各种拓扑结构的变换器。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种开关电源的控制方法，其具体作法是：

电压检测电路检测变换器的输出电压V₀送误差放大器，误差放大器在每个开关周期起始时刻用输出基准电压V_ref与输出电压V₀进行比较产生误差电压值ΔV；误差区间判断器对该误差电压值ΔV与设定的N＝2-5个输出电压的误差区间值δ_n，n＝1，2，...N，进行比较，根据比较结果向多级脉冲产生器输出控制脉冲选择信号，其比较与选择的规则是：当ΔV＞δ₁时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器产生占空比最大的控制脉冲P₁；当δ_n-1≥ΔV＞δ_n，N≥n＞1时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器产生控制脉冲P_n；当ΔV≤δ_N时，控制脉冲选择信号使多级脉冲产生器产生占空比最小的控制脉冲P_N+1；再由多级脉冲产生器产生的控制脉冲P_n，n＝1，2，...N+1对变换器的开关管进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：