[实用新型]伪连续工作模式开关电源的单环脉冲调节控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源的控制装置。

背景技术

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Buck、Boost、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_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；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。

与本实用新型同时提交的发明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_o与基准电压V_ref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V_o低于V_ref，采用控制脉冲P_H1和P_H2分别控制伪连续开关变换器中的开关管S₁和S₂；反之，若V_o高于V_ref，采用控制脉冲P_L1和P_L2分别控制开关管S₁和S₂。

上述的产生控制脉冲P_H1和P_H2的方法是：在某个开关周期起始的t₀时刻，控制脉冲P_H1由低电平变为高电平，控制脉冲P_H2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I_L上升；在t₀+D_H1T时刻，控制脉冲P_H1在保持为高电平固定时间D_H1T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t₀+(1-D_H2)T时刻，控制脉冲P_H2在保持为低电平固定时间(1-D_H2)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t₀+T。

上述的产生控制脉冲P_L1和P_L2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P_L1和P_L2为高电平的持续时间分别为D_L1T(D_L1＜D_H1)和D_L2T(D_L2＞D_H2)。

与现有技术相比，该方法的有益效果是：