[发明专利]带有电感电流斜率补偿的开关电源固定导通时间控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源，尤其是涉及一种带有电感电流斜率补偿的开关电源固定导通时间控制器。

背景技术

随着移动设备的飞速发展，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)体积小；(4)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，传统型固定导通时间控制方法由于其满足稳定性、动态性能和简单性的基本要求，而广泛的应用于开关电源中，传统型固定导通时间控制器如图1所示。但是，这种控制方法有一个缺点就是存在直流偏置问题，由于某些电子设备，例如计算机，对电源的精度要求高，且由于固定导通时间控制的特性，输出电压必然大于参考电压，由此必然导致输出电压的平均值与参考电压之间存在直流偏置。因此，传统型固定导通时间控制方法难以满足输出电压高精度技术指标。

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带有电感电流斜率补偿的开关电源固定导通时间控制器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带有电感电流斜率补偿的开关电源固定导通时间控制器，所述的开关电源包括MOSFET开关管和滤波电感，所述的固定导通时间控制器包括RS触发器、时间延时器和比较器，所述的时间延时器与RS触发器连接，所述的RS触发器的输出端与MOSFET开关管连接，RS触发器的输入端与比较器的输出端连接，所述的比较器一个输入端与开关电源的输出端连接，另一个输入端连接直流偏置校正电路，所述的直流偏置校正电路包括减法器、电感电流反馈旁路和参考电压，所述的减法器一端与比较器连接，另一端分别连接电感电流反馈旁路和参考电压。

所述的电感电流反馈旁路包括依次连接的微分器、比例器和绝对值计算器，所述的微分器与滤波电感连接，所述的绝对值计算器与减法器连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)只需一个数字处理芯片就能够得到需要的补偿量，消除直流偏置，从而实现输出电压的精确控制；

2)由于反馈支路只是改变参考电压，仍能够保持传统型输出电压的优点。

附图说明

图1为传统型固定导通时间控制原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为传统型控制电路的稳态输出电压波形；

图4为本发明的稳态输出电压波形；

图5为传统型控制电路稳态输出仿真波形；

图6为本发明的稳态输出仿真波形；

图7为传统型和本发明的负载电流Io跃升(跃降)一倍时的瞬态响应曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图2所示，一种带有电感电流斜率补偿的开关电源固定导通时间控制器，所述的开关电源包括MOSFET开关管S、电力二极管D、滤波电感L、滤波电容C、滤波电容的等效串联电阻r_ESR和负载R，滤波电感电流为i_L，滤波电容电压为v_c，等效串联电阻的电压为v_ESR，负载电流为i_o；所述的固定导通时间控制器包括RS触发器1、时间延时器2和比较器3，所述的时间延时器2与RS触发器1连接，所述的RS触发器1的输出端与MOSFET开关管S连接，RS触发器1的输入端与比较器3的输出端连接，所述的比较器3一个输入端与开关电源的输出端连接，另一个输入端连接直流偏置校正电路4，所述的直流偏置校正电路4包括减法器、电感电流反馈旁路和参考电压，所述的减法器一端与比较器连接，另一端分别连接电感电流反馈旁路和参考电压，所述的电感电流反馈旁路包括依次连接的微分器、比例器和绝对值计算器，所述的微分器与滤波电感连接，所述的绝对值计算器与减法器连接。

传统型固定导通时间控制器的平均输出电压为：