[发明专利]一种自适应纹波增强方法

说明书

一种自适应纹波增强方法，属于电源管理技术领域。用于在增强基于纹波控制的恒定导通时间模式的Buck变换器中的纹波增强模块产生纹波信号，首先确定纹波增强模块的等效采样电阻的多个参考值，再根据得到的等效采样电阻的多个参考值确定等效采样电阻的多个准确值，最后从等效采样电阻的多个准确值中选择使Buck变换器的品质因数Q小于1对应的等效采样电阻Ri的准确值中的最小值作为等效采样电阻的实际电阻值应用到纹波增强模块中。本发明能够根据不同应用条件自适应选择等效采样电阻Ri的合适值，得到合适的纹波增强信息，实现环路稳定性和瞬态响应的最优化。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种自适应纹波增强方法，适用于基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器。

背景技术

基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器是将输出电压纹波直接作为脉冲宽度调制用于控制BUCK变换器，其因为实现电路简单、瞬态响应快、轻载效率高等特点在电源管理领域得到了广泛的应用。如图1所示是基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器的结构示意图，该Buck变换器将输出电压直接与基准进行比较，当输出电压低于基准电压后，打开上功率管。与其余传统Buck变换器相比，采用基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器的输出电压上的次谐波效应没有经过积分器过流，因此输出电容C_o和其等效串联电阻ESR即R_CO的纹波上的电压均被引入控制环路，若输出电容C_o采用多层陶瓷电容(MLCC)，其等效串联电阻ESR偏小，电容纹波覆盖了电阻纹波，输出电压V_o与电感电流i_L之间会产生明显的相移，从而使得环路发生次谐波震荡效应。对于这种情况，通常会采取纹波增强的方式提高该控制方式的稳定性，引入该方式后，系统的闭环增益可以写为：

上述公式中，s为拉普拉斯变换中的频率项，T_ON为导通时间，T_SW为开关周期，R_co为输出电容C_o的等效串联电阻值，C_o为输出电容值；w₁为电流环导致的谐振角频率，Q₁为其品质因数；w₂为输出电容C_o与输出电容C_o的等效串联电阻值R_co的次谐波效应导致双极点的谐振角频率，Q₃为其品质因数；R_i为纹波增强电路的等效采样电阻，由于品质因数Q₃决定的双极点通常对Buck环路的实际性能起着决定性的影响，因此品质因数Q₃通常被认为是 Buck环路的品质因数Q，后面说的Buck变换器的品质因数Q均特指Q₃。此外，如果系统中的等效采样电阻R_i采用固定值来产生增强纹波，那么为了保证系统在宽应用范围稳定控制，该值需要取值较大，才能保证在低频大占空比下的品质因数Q的值不至于过大而导致系统不稳定，然而等效采样电阻R_i的固定值在其他应用条件会显得较小，Q值较小，此时双极点分裂，相当于vo/vc的传输函数中产生低频极点，从而降低系统的瞬态响应。

发明内容

针对上述传统基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器的等效采样电阻R_i由于采用固定值导致系统不稳定和瞬态响应速度慢的不足之处，本发明提出了一种适用于基于纹波控制的恒定导通时间模式(RBCOT)的Buck变换器的纹波增强方法，能够根据不同应用条件自适应选择等效采样电阻R_i的合适值。

本发明的技术方案为：