[发明专利]一种自适应调整环宽的快速滞环控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器的控制电路，尤其是涉及一种自适应调整环宽的快速滞环控制电路。

背景技术

随着当前通信技术的迅猛发展，对于直流-直流变换器提出了以下技术要求：(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突变时，输出电压的瞬态过冲小。以上要求对直流-直流变换器的稳态和动态特性都提出了较高的要求，对直流-直流变换器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，而广泛的应用于直流-直流变换器中。但是，传统型PWM电压控制方法存在以下不足：

1)传统型PWM电压控制方法中，必须使用运算放大器和三角载波产生电路以及其它补偿电路，这些易造成直流-直流变换器的制造成本上升，难以实现小型化和轻量化。

2)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。这样设计者在解决运算放大器的稳定问题时，延长了设计周期，必须耗费大量的时间和人力物力。

3)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，但这种方法需要娴熟的电源设计技术，并不容易做到。

3)文献“Steady-State and Dynamic Analysis of A Buck Converter Using a Hysteretic PWM Control”(IEEE 35th Power Electronics Specialists Conference，2004，5：3654-3658)中提出的滞环控制电路如图1所示，虽然其具有较好的响应速度，但只是把输出电压的变化信号反馈到电容的充放电速度上，而不能及时、同步的反馈到滞环宽带的调整上，因此在一定程度上影响了瞬态响应特性；滞环控制方法滞环宽度为定值，这使得电路的动态响应时间相对较长，使得负载变动情况下的响应指标并不理想。滤波电容的大小对于纹波影响较大，这使得滤波电容的大小不能减小很多，体积的减小受到一定限制。

鉴于以上原因，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、高效率的技术指标，滞环控制方法也难以满足较高的动态响应时间要求和不利于滤波电容的减小。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制精度高、控制电路拓扑简单、瞬态响应特性快、稳态性能好的自适应调整环宽的快速滞环控制电路。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自适应调整环宽的快速滞环控制电路，用于控制直流-直流变换器的输出电压，所述的直流-直流变换器上连接有开关驱动器，所述的控制电路包括滞环比较器和反馈旁路，所述的反馈旁路分别连接直流-直流变换器的输出端和滞环比较器的输入端，所述的滞环比较器的输出端与开关驱动器连接，所述的反馈旁路包括反馈调整电阻、电容和比例环节，所述的反馈调整电阻一端连接直流-直流变换器输出端，另一端分别连接滞环比较器和电容，所述的电容接地，所述的比例环节分别连接直流-直流变换器输出端和滞环比较器；

直流-直流变换器的输出电压经对反馈调整电阻后电容充电，电容的充电电压为滞环比较器的一个输入；直流-直流变换器的输出电压经比例环节后与滞环比较器的参考电压进行差分，作为滞环比较器的另一个输入；滞环比较器根据输入自适应调整环宽，其输出控制开关驱动器，从而控制直流-直流变换器的输出电压。

所述的比例环节的比例系数为正数、负数或零。

该控制电路还包括单刀双掷开关，所述的单刀双掷开关的动端与比例环节连接，单刀双掷开关的两个不动端分别连接和直流-直流变换器输出端和开关驱动器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)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；

2)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；

3)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；

4)增加比例环节后，滞环比较器的参考输入电压可根据负载的变化情况自适应地调整，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，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；