[发明专利]用于恒定交叉频率的开关边界模式PFC功率转换器的数字控制有效
申请号: | 201880054433.1 | 申请日: | 2018-10-23 |
公开(公告)号: | CN111033992B | 公开(公告)日: | 2023-06-06 |
发明(设计)人: | S·M·班达拉卡;A·杜梅斯 | 申请(专利权)人: | 微芯片技术股份有限公司 |
主分类号: | H02M1/42 | 分类号: | H02M1/42;H02M3/156;H02M3/157 |
代理公司: | 上海专利商标事务所有限公司 31100 | 代理人: | 陈斌 |
地址: | 美国亚*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 恒定 交叉 频率 开关 边界 模式 pfc 功率 转换器 数字控制 | ||
本发明提供了一种用于开关边界模式功率转换的电路布置、相对应的信号处理器和一种开关边界模式功率转换的方法。该电路布置包括用于接收来自电源的输入电压的输入端、向负载提供输出电压的输出端、储能设备、可控开关设备和信号处理器。信号处理器连接到可控开关设备并且被配置用于开关设备的零电流开关。信号处理器被进一步配置为基于输出电压和交叉频率控制模块的输出来确定开关设备在一个或多个切换循环中的导通时间段,以提供电路布置的改进的瞬态响应特性。
相关专利申请
本专利申请要求提交于2017年10月23日的美国临时专利申请62/575,798的优先权,该申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。本专利申请还要求提交于2018年8月1日的美国专利申请16/052,208的优先权,该申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。本专利申请还要求提交于2018年8月1日的美国专利申请16/052,026的优先权,该申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。本专利申请还要求提交于2018年8月1日的美国专利申请16/051,872的优先权,该申请的全部内容据此以引用方式并入以用于所有目的。
技术领域
本公开涉及功率转换器,并且更具体地涉及开关边界模式功率转换器的控制。
背景技术
功率转换器以及具体地讲开关模式功率转换器用于多种应用以提供AC/DC和DC/DC转换。例如,开关模式功率转换器(也称为开关模式电源(SMPS))广泛用于计算机和移动电话电源单元,以从典型的120V/240VAC电源提供必要的工作电压。
设计功率转换器时所关注的典型项目涉及转换效率和成本。应当显而易见的是,应最小化功率损耗以提高转换器的总体效率并且还减少热量的生成,该热量可能难以根据设计和各自的应用而消散。
已知在边界传导模式或短“边界模式”(BCM)下操作开关模式功率转换器。与CCM(连续传导模式)中的连续操作不同,在边界传导模式中,其旨在在没有或没有实质性电流流过开关时操作功率转换器的开关。这种操作模式减少了开关损耗,并且还允许在升压开关模式功率转换器设置中使用成本较低的部件,例如成本较低的升压二极管,这是由于没有反向恢复损耗。此外,考虑到输入电流遵循输入电压波形,BCM还允许功率因数校正(PFC)。
BCM的副作用是转换器固有地使用可变开关频率。该频率主要取决于所选择的输出电压、输入电压的瞬时值、所使用的储能器的参数,例如,电感或电容以及递送到负载的输出功率。最低频率发生在正弦线电压的峰值处。
开关模式功率转换器的典型设计考虑涉及瞬态响应,即,转换器在输出负载的突然变化时如何反应。在电路不仔细设计的情况下,当施加的瞬变仅被缓慢地抑制或完全不抑制时,可能发生振荡。因此,当设计开关模式功率转换器时,电路设计者通常确定系统稳定性,尤其是在相位裕度和増益裕度方面。
具体地,当使用BCM操作时,转换器的固有可变开关频率对于系统稳定性尤其是对于瞬态响应特性而言可能存在问题。
发明内容
因此,本文的目标之一在于提供一种用于开关模式功率转换的具有成本效益的电路布置和方法,该电路布置和方法允许通过改进的瞬态响应在边界传导模式下操作。
该目的通过用于开关边界模式功率转换的电路布置、信号处理器和方法来解决。从属权利要求以及以下描述包含本发明的各种实施方案。
在一个方面,提供了一种用于开关边界模式功率转换的电路布置,其至少包括一个用于从电源接收输入电压的输入端;用于向负载提供输出电压的输出端;储能设备;可控开关设备;以及信号处理器,该信号处理器与可控开关设备连接并且被配置用于开关设备的零电流开关。根据该方面,信号处理器进一步被配置为基于输出电压和交叉频率控制模块的输出来确定开关设备在一个或多个切换周期中的导通时间段,以提供电路布置的改进的瞬态响应特性。
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