[发明专利]一种开关电源装置及其输出控制方法

说明书

本发明公开了一种开关电源装置，包括：与DC/DC变换器连接的控制模块，所述控制模块包括与DC/DC变换器连接的低频纹波电压控制环路，与低频纹波电压控制环路连接的输出电压控制环路，所述输出电压控制环路输出信号至DC/DC变换器；所述低频纹波电压控制环路，接收来自DC/DC变换器的输出电压采样信号，并将包含2倍于工频的纹波电压信号提取出来，确定纹波电压有效值所属的阈值区间，并根据预设的阈值区间与纹波电压补偿系数的对应关系，确定纹波电压的补偿系数，输出纹波电压补偿信号，并将所述纹波电压补偿信号叠加在输出电压控制环路的给定电压信号上。另外，还公开了相应的控制方法。采用本发明，实现了对直流输出电压上的低频纹波电压进行精确的补偿。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域,特别涉及一种开关电源装置及其输出控制方法。

背景技术

目前常用的开关电源设备，基本都包括AC/AC变换器和DC/DC变换器两部分，从而可以适应交换的输入电压、输出电压变换范围，以及可以实现较高的直流输出电压质量。因为输入是单相交流市电，PFC母线电压上一般会有约几十伏的2倍于工频的低频纹波，PFC母线电解电容容量越大则该低频纹波的幅值就会越小。而PFC母线电压上的低频纹波会通过DC/DC变换器传输到直流输出端，虽然DC/DC变换器电压闭环中的PI调节器可以对输入的低频纹波起到一定的调制作用，但还是无法将其减小到一定的范围内，而为了满足严格的输出电压纹波的指标要求，只能通过加大输出电解电容的容量或PFC母线电解电容的容量来实现，导致电源装置体积较大，成本较高。

为了解决以上问题，人们提出了多种方法，其中一种简单的方法是通过软件对市电电压锁相，然后生成一个固定的2倍于工频的低频纹波补偿值，叠加在直流输出电压的给定上，该方法的缺点是在输出电压范围宽、输出功率范围宽的场合，其无法保证全范围内部有很好的补偿效果；还有一种典型方法是通过输出电压环做主控制，低频纹波电压环做补充控制，来实现对输出电压的低频纹波进行移植，该方法的缺点主要有两方面：一是其提取低频电压纹波的方法是较为复杂，计算量较大；二是其将提取的纹波电压值直接叠加在电压环的给定值上，在输出电压范围宽、输出功率范围宽的场合其无法保证全范围内都有很好的补偿效果。

发明内容

本发明的目的提供一种开关电源装置及其输出控制方法，抑制了低频纹波的输出，并且提高了输出电压的质量。

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种开关电源装置包括：AC/DC变换器，通过PFC母线与AC/DC变换器连接的DC/DC变换器，与DC/DC变换器连接的控制模块，所述控制模块包括与DC/DC变换器连接的低频纹波电压控制环路，与低频纹波电压控制环路连接的输出电压控制环路，所述输出电压控制环路输出信号至DC/DC变换器；

所述低频纹波电压控制环路，接收来自DC/DC变换器的输出电压采样信号，并将包含2倍于工频的纹波电压信号提取出来，确定纹波电压有效值所属的阈值区间，并根据预设的阈值区间与纹波电压补偿系数的对应关系，确定纹波电压的补偿系数，输出纹波电压补偿信号，并将所述纹波电压补偿信号叠加在输出电压控制环路的给定电压信号上。

优选的，所述低频纹波电压控制环路包括：

信号滤波处理模块，与DC/DC变换器连接，用于对来自DC/DC变换器的输出电压采样信号进行滤波处理；

带通滤波器，与信号滤波处理模块连接，用于将输出电压采样信号中的2倍于工频的纹波电压信号单独提取出来；

比例放大器，与带通滤波器连接，用于放大被提取的纹波电压信号的幅值；

纹波电压判定及补偿系数选择模块，与比例放大器连接，用于将纹波电压的有效值与预设的多个阈值进行比较，确定纹波电压所属的阈值区间,并根据阈值区间与补偿系数的对应关系，确定纹波电压的补偿系数，输出相应的纹波电压补偿信号。