[发明专利]一种开关控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关控制电路及其控制方法，特别涉及一种适用于Boost电路的开关控制电路及其控制方法。

背景技术

高压供电电源为一种开关变换器，用于为光伏太阳能、风力发电、无功补偿装置SVG、中央空调等控制系统、加热系统提供稳定、可靠的直流电压。目前，更高输入电压，更宽输入电压范围的电源需求剧增，行业发展迅速。例如输入电压变化为7.5:1的200V-1500VDC的45W或者输入电压变比为10:1的120V-1200VDC的15W电源市场需求逐年递增，显示了良好的前景。

针对上述市场需求，工程技术人员常采用单级正激或反激拓扑作为主电路拓扑，随着输入电压变比越来越宽，采用单级电路的缺点也越来越明显。主功率开关管占空比变化范围同步增加，导致如下两个问题：

1)高压输入时满载条件下占空比较小，但变换器一般工作于断续模式，主功率变压器温升难以处理；

2)低压输入时，样机满载工作，需要较大占空比，容易导致开关管损耗大，温升较高。

为应对宽输入电压范围带来的挑战，可采用两级式功率电路，具体思路为第一级Boost电路将输入宽范围的高电压升高为变化范围较窄的高电压。第二级采用软开关技术DC/DC的电路，既克服了谐振软开关电路不适用于宽输入电压范围的缺点，同时实现了开关管ZVS，又提升了整机效率。

升压Boost变换器为三种基本功率拓扑之一，该变换器可实现输出电压高于输入电压的整流与变换，电路原理图如附图1所示，包括电感L1、MOS管Q1、二极管D1电容C1、电阻R4和PWM控制器组成的BOOST电路1，以及电阻R7和电阻R8组成的输出电压检测电路4，其基本工作原理参考人民邮电出版社出版的第二版《精通开关电源设计》第37页，该书ISBN号为9787115367952，由于为本领域技术人员个公知常识，此处不详述。

现有Boost电路的控制技术在实际应用时面临较大挑战，下面结合具体应用、技术参数说明。

某车载控制系统要求输入电压范围150～1000VDC，输出直流电压包括24V、220V等，总功率为数百瓦。前级控制电路主要思路为：采用第一级Boost电路将输入电压调整为600V～1000V，当输入电压为150V～600V之间时通过第一级Boost电路将输入电压升高为600V。当输入电压为600V～1000V时，BOOST电路的开关管常开，输入电压经升压电感直接输入至第二级软开关技术DC/DC的电路。

上述控制方式存在的问题：对于BOOST电路，根据输入、输出电压与占空比关系可直接计算出占空比大小。当输入电压为580V～600V即输入电压低于输出电压但较为接近输出电压时，输入电压值越接近输出电压，占空比越小，此时BOOST电路开关管开通、关断损耗成倍骤增，温升难以处理。

针对上述现实需求，本专利发明人对电路的控制逻辑进行深入分析创新，本案由此产生。

发明内容

有鉴如此，为了应对上述挑战，本发明提供一种适用于BOOST电路的开关控制电路及其控制方法，实现控制方案简单、可靠，且实际电路灵活、实用。

包括BOOST主功率电路及PWM控制器、BOOST输入、输出电压检测电路、输入电压比较、控制电路、采样信号控制电路。

本发明的开关控制电路技术方案如下：

一种开关控制电路，适用于包括有BOOST主功率电路及PWM控制器的BOOST电路，包括：输入电压检测电路、输入电压比较与控制电路，以及输出电压检测电路；

输入电压检测电路，用于检测BOOST电路的输入电压，并输出输入电压信号至输入电压比较与控制电路；

输入电压比较与控制电路，用于将输入电压信号与参考电压信号进行比较；当比较结果高于第一预设值时，控制BOOST电路工作并将输入电压升压至第一额定电压；当比较结果高于第二预设值时，控制BOOST电路工作并将输入电压升压至第二额定电压；

输出电压检测电路，用于检测BOOST电路的输出电压，并输出输出电压信号至BOOST电路PWM控制器的反馈引脚，PWM控制器根据输出电压信号控制BOOST电路是否工作。

优选的，输入电压比较与控制电路还有第N预设值，N为大于2的整数；当输入电压信号与参考电压信号的比较结果高于第N-1预设值时，控制BOOST电路工作并将输入电压升压至第N-1额定电压；当输入电压信号与参考电压信号的比较结果高于第N预设值时，控制BOOST电路不工作，输入电压信号经BOOST电路后输出。

优选的，第一额定电压、第二额定电压依次增加。