[发明专利]基于纹波的PWM滞环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流开关电源控制方法，特别涉及一种基于纹波的PWM滞环控制方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，直流开关变换器的体积越来越小、效率越来越高、功率密度越来越大、动态负载性能要求越来越严格。特别是在低压大电流应用场合, 如何设计满足要求的电源是电力电子领域面临的一大挑战。这些挑战都对直流开关变换器的电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)提出了更高的要求：(1)负载动态响应速度快(2)稳压精度高(3)功率变换效率高。这些给直流变换电路的控制技术提出了新的挑战。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，而广泛的应用于通信电源中。但是，这种控制方法在负载发生突变时，由于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。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。以上这些问题给控制电路的设计带了了很大的困难。

传统型PWM电压控制方法中，使用了三角载波产生电路和运算放大器以及相应的补偿电路，这些使变换电路的体积增大，难以实现小型化和轻量化；运算放大器的误差特性严重影响控制电路的性能。使设计者在解决运算放大器的稳定问题时，耗费大量的时间和人力物力；传统型PWM电压控制方法中调整相位补偿电路是通过误差放大器的增益和频宽改善负载变动特性，这些设计都是比较复杂的，并不容易做到；传统滞环PWM控制方法中没有利用电感电流纹波和电容寄生电阻纹波电压的思想引出反馈。使直流变换电路的性能不能达到最优。                                                                                       

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出高速瞬态响应、小型化、轻量化、低成本、高效率的技术指标的问题，提出了一种基于纹波的PWM滞环控制方法，在负载扰动时，具有快速瞬态响应特性的新型滞环控制方式。在传统滞环控制的基础上，利用电感电流和电容寄生电阻电压的纹波思想，提出了新型的滞环控制方式。通过引入电感纹波电流和电容寄生电阻纹波电压的反馈，使滞环控制的瞬态响应得到了很大的提高，有了更好的抗负载扰动能力和动态特性。

本发明的技术方案为：一种基于纹波的PWM滞环控制方法，输入直流电源正负极两端接串联的两个MOSFET开关管，驱动器接两个MOSFET开关管控制极，两个MOSFET开关管串联连接点与直流电源负极间接电感电容滤波电路，负载并在串联的滤波电容和滤波电容寄生电阻上，输出电压接串联的第一反馈调整电阻和电容，电容电压输入比较器输入一端，同时经过第二反馈调整电阻接比较器输出端，比较器输出和地之间接上下限阀值大小调整电阻，上下限阀值大小调整电阻分压值，即滞环比较器阀值电压接比较器输入另一端，比较器输出接驱动器，通过电阻组成一个反馈旁路对电容进行充放电。

所述反馈旁路为电感输出经电感电流反馈增益，再经过第三反馈调整电阻到电容，给电容充放电，输出电压                                                 ，            

其中：， K_L为电感电流反馈增益，R_L为第三反馈调整电阻，R_f为第一反馈调整电阻，R为第二反馈调整电阻，V_L和V_H 为滞环比较器阀值电压（低电平，高电平），V_i为输入直流电源电压。

所述反馈旁路为滤波电容寄生电阻的电压输出经过第四反馈调整电阻到电容，给电容充放电，输出电压  ，      

其中：， R_C为第四反馈调整电阻，R_f为第一反馈调整电阻，R为第二反馈调整电阻，V_L和V_H 为滞环比较器阀值电压（低电平，高电平），V_i为输入直流电源电压，V_ESR为滤波电容寄生电阻输出电压。