[实用新型]开关变换器双缘脉冲频率调制V2C型控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子设备，尤其是一种开关变换器的控制装置。 

背景技术

随着电力电子器件的不断发展和电力电子变流技术的不断更新，开关电源技术作为电力电子的重要领域受到越来越多的关注和研究。开关电源主要由开关变换器和控制电路两部分构成。开关变换器又称为功率主电路，主要有降压(Buck)、升压(Boost)、正激、反激、半桥、全桥等多种拓扑结构。控制电路用于监测开关变换器的工作状态，并产生控制脉冲信号控制开关变换器的开关管，调节供给负载的能量以稳定输出。对于同一个开关变换器，采用不同控制方法的变换器具有不同的瞬态性能、稳态性能、稳压精度、稳定性等指标。 

电压型控制是常见的开关变换器控制方法之一，其控制思想是：将变换器输出电压与基准电压进行比较得到的误差信号经过误差放大器补偿后生成控制电压，并将控制电压与固定频率的锯齿波进行比较，获得高、低电平的脉冲控制信号，再通过驱动电路控制开关管的导通和关断，实现开关变换器输出电压的调节。传统的电压型控制是一种脉冲宽度调制(PWM)电压型控制方法，实现简单，但因采用固定频率的锯齿波作为调制波，具有输入瞬态响应慢、负载瞬态响应慢等缺点，很难适用于要求具有快速的瞬态响应速度的场合。与PWM调制电压型控制相比，电流型控制采用电感电流纹波作为PWM调制波，具有更快的负载和输入瞬态响应速度，提高了输出电压的稳压精度，且由于其自身具有限流的功能，易于实现变换器的过流保护，在多个电源并联时，更便于实现均流。与PWM调制电流型控制相比，PWM调制V²型控制方法采用输出电压纹波作为PWM调制波，具有更快速的负载瞬态响应速度，在微处理器及便携式电子产品电源中有着广泛的应用前景。但是，传统的电流型控制方法(指峰值电流控制)和PWM调制V²型控制方法在占空比大于0.5时均会产生次谐波振荡，严重影响了变换器的稳定性能。 

PWM调制V²C型控制方法结合了峰值电流控制和PWM调制V²型控制的优点，具有快速的输入、负载瞬态响应速度，且具有限流功能，易于实现过流保护和多个电源模块的均流控制。然而，传统的PWM调制V²C型控制方法在占空比大于0.5时也会产生次谐波振荡，从而恶化了开关变换器的性能和限制了该方法的应用。恒定导通时间调制电流型控制是开关变换器脉冲频率调制(PFM)电流型控制方法之一，其基本思想是：每个开关周期开始时，开关管导通，变换器电感上升；经过恒定导通时间后，开关管关断，电感电流下降，当其下降至控制信号时，开关管再次导通，开始新的一个开关周期。采用恒定导通时间调制电流型控制方法的开关变换器的稳定性能好，在占空比大于0.5时不会产生次谐波振荡问题，但是瞬态响应慢。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开关变换器的控制装置，使之同时具有很好的瞬态性能和稳态性能，适用于多种拓扑结构的开关变换器。 

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。 

一种开关变换器双缘脉冲频率调制V²C型控制装置，由电压检测电路VS、电流检测电路CS、权重加法器ADD、误差补偿器EC、时间运算单元TU、变频锯齿波产生器SG、双缘脉冲调制器DPM以及驱动电路DR组成，其中：电压检测电路VS、误差补偿器EC、时间运算单元TU、变频锯齿波产生器SG、双缘脉冲调制器DPM、驱动电路DR依次相连；电流检测电路CS、权重加法器ADD、时间运算单元TU、双缘脉冲调制器DPM依次相连；变频锯齿波产生器SG与误差补偿器EC相连；变频锯齿波产生器SG与电压检测电路VS相连；变频锯齿波产生器SG与电流检测电路CS相连；电压检测电路VS与权重加法器ADD相连。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： 

一、与现有的PWM调制电压型控制开关变换器相比，本实用新型的开关变换器在负载和输入电压发生改变时，均能快速调节开关变换器开关管导通或关断时间的长短，输出电压和电感电流超调量小，提高了变换器的瞬态性能，且具有限流功能。 

二、与现有的PFM调制电压型控制开关变换器相比，本实用新型的开关变换器稳压精度高，稳态性能好，电磁噪声小，抗干扰能力强，且具有限流功能。 

三、与现有的峰值电流控制、PWM调制V²控制和PWM调制V²C控制开关变换器相比，本实用新型的开关变换器在占空比大于0.5时不会产生次谐波振荡，系统稳定性能好，无需斜坡补偿。