[发明专利]一种带有电压前馈的快速滞环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源控制技术，特别涉及一种带有电压前馈的快速滞环控制方法。

背景技术

随着半导体和信息技术的飞速发展，作为它们电源管理系统的直流-直流斩波器即开关电源必须满足以下技术需求：（1）输出电压低；（2）输出电压精度高；（3）输出电流大；（4）输入电源及输出负载瞬变时，输出电压的瞬态过冲小。以上需求对开关电源的稳态和动态特性提出了较高的要求，对开关电源的控制方法提出了新的挑战。其中，传统型PWM电压控制方法由于其满足稳定性和控制精度的基本要求，而广泛的应用于开关电源中。但是，这种控制方法只涉及在输出量变动引起负载电压变化时进行控制，在输入电压和负载发生突变时，没有对输入量变化时引起的扰动实现有效控制，还有控制电路中电压误差放大器的补偿电路带来的延时滞后，不仅造成了其瞬态响应慢，降低了其动态特性，而且控制电路中使用运算放大器和三角载波产生电路以及其它补偿电路，这些易造成开关电源的制造成本上升，难以实现小型化和轻量化。并且，电压误差放大器的补偿电路在设计和调试时较为复杂。以上这些问题给设计者带来了很多困难，且延长了设计周期、消耗了大量人力物力。

发明内容

本发明是针对传统型PWM电压控制方法难以满足输入输出高速瞬态响应、小型化、轻量化、低成本、高效率的问题，提出了一种带有电压前馈的快速滞环控制方法，提出了在输入输出量变动时，具有快速瞬态响应特性的新型滞环控制方式，有效提高了控制电路的动态特性，具有良好的稳态和动态特性。 

本发明的技术方案为：一种带有电压前馈的快速滞环控制方法，在保持原PWM电压开关部分电路的基础上，更改原有PWM电压控制电路反馈部分为：输出电压经串联的反馈调整电阻和充电电容接地；输入电压通过输入端MOS开关管输出，接前馈调整电阻和充电电容接地；输入电压通过输入端MOS开关管，接串联的两个上下限阀值大小调整电阻和参考电压后接地；充电电容电压端接滞环比较器反相输入端，两个上下限阀值大小调整电阻中间点接滞环比较器同相输入端，滞环比较器输出进过驱动电路接输入端MOS开关管栅极；得到输出电压                                                ，其中D_o为占空比D_o=， K_c为反馈增益K_c= ， V_L为滞环比较器高电平阀值电压，V_OL 、V_OH分别为滞环比较器输出低电平、高电平电压，r为降压直流转换器等效内阻，Ro为负载，R为前馈调整电阻；Rf为反馈调整电阻。

所述输入端MOS开关管输出到前馈调整电阻的中间可加入比例或者比例积分环节。

所述输入端MOS开关管输出的两个上下限阀值大小调整电阻的中间可加入比例或者比例积分环节。

所述输入电压经过输入端MOS开关管输出，接串联的两个上下限阀值大小调整电阻和参考电压后接地中，输入端MOS开关管输出可从MOS开关管栅极或源极输出。

本发明的有益效果在于：本发明带有电压前馈的快速滞环控制方法，无需运算放大器和三角载波电路，实现了输出电压的精确控制； 只需要一个滞环比较器，控制电路器件大大减少，控制电路拓扑简单； 没有使用误差放大器，没有反馈相位延迟，完全不需要相位补偿电路。同时，控制电路的稳定性得到很大改善； 负载变动和输入电压变动时输出电压均可被控制在最小限度以至能快速恢复原输出电压水平，输出电压过冲量和调节时间均极小，进而具有良好的调节和高速瞬态响应特性； 与传统型PWM电压控制方法相比，满足了在输入电压和输出负载变化时的高速瞬态响应、小型、低成本、高效率的要求。 

附图说明

图1为传统型PWM电压控制方法电路图；

图2为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例一电路图；

图3为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例二电路图；

图4为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例一和二的动作原理图；

图5为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例组合一电路图；

图6为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例组合二电路图；

图7为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例组合四电路图；

图8为本发明带有电压前馈的新型滞环控制方法实施例组合六电路图；