[实用新型]一种改进的开关电源脉冲序列控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种开关电源的控制装置。

背景技术

微处理器、通信设备、工控设备、电动机械等很多用电装置都要求将一般供电装置(如电网、蓄电池、光伏发电装置等)发出的电能进行处理，以满足其使用要求。近年来，以半导体功率器件作为开关装置，用于直流-直流转换的开关电源技术一直是电气领域工程应用和理论研究的热点。

开关电源一般是由DC-DC变换器(即直流-直流变换器)和控制器组成。变换器用于电能转换，一般由开关器件、整流滤波电路、隔离变压器等组成，变换器的拓扑结构有Buck、Boost、Buck-Boost、正激、全桥等。控制器用于检测变换器的工作状态，并产生脉冲信号对变换器开关器件的通断进行控制，从而调节传递给负载的电能以稳定变换器输出。控制器的结构和工作原理由开关电源采用的控制方法决定。

传统的电压型、电流型PWM控制方法具有系统设计方法成熟、结构简单等优点，在开关电源技术领域得到了广泛应用。然而随着对电源性能要求的不断提高，这些传统控制方法在瞬态特性和鲁棒性等方面的缺陷显得越来越突出。为提高电源性能，近年来电源工程师提出了一些具有更优控制性能的新型控制方法。

脉冲序列控制是一种新型开关电源非线性控制方法。其控制过程是：在每个开关周期起始时刻判断变换器输出电压V_o与基准电压V_ref间的高低关系，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脉冲P_H作为变换器的控制信号，使开关管的导通时间较长，输出电压升高；反之控制器将会选择占空比较小的低能量脉冲P_L。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脉冲，在变换器出现扰动时具有良好的瞬态响应能力。其缺点是变换器稳态工作时输出电压纹波较大，这是阻碍脉冲序列控制方法广泛应用的主要因素。另一种新型的多级脉冲序列控制方法较好地解决了纹波较大的问题，但其输出电压的稳态误差稍大，不适合对电压精度要求较高的应用场合。

为解决现有技术的以上不足，在本申请人同日提交的发明专利中公开了一种新的控制方法，该控制方法原理简单、设计便捷、适用于各种拓扑结构的变换器，采用该控制方法的开关变换器输出电压纹波较小、动态响应快、电压精度高、稳定性和抗干扰能力强。

其具体作法是：

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之间的高低关系，以及负载大小所处的范围，选择该开关周期内的有效控制脉冲，从而实现对开关变换器的控制。其控制脉冲选择规则为：当负载电流I_o高于负载电流界值I₁时，若V_o低于V_ref，采用控制脉冲P_H，1控制变换器中的开关管S；若V_o高于V_ref，采用控制脉冲P_L，1控制开关管。当负载电流I_o处于负载电流界值I_n和I_n+1(1≤n＜N，N＝1，2，3...)之间时，若V_o低于V_ref，采用控制脉冲P_H，n+1控制开关管；若V_o高于V_ref，采用控制脉冲P_L，n+1控制开关管。当负载电流I_o低于负载电流界值I_N时，若V_o低于V_ref，采用控制脉冲P_H，N+1控制开关管；若V_o高于V_ref，采用控制脉冲P_L，N+1控制开关管。

与现有技术相比，所述发明申请方法的有益效果是：