[发明专利]一种改进变频电流型控制瞬态性能的开关变换器

说明书

本发明提供一种改进变频电流型控制瞬态性能的开关变换器，检测输出电压信号与基准电压信号经有源积分电压外环误差放大器产生电压环误差信号，再取此电压环误差信号与开关变换器的电容电流通过比较器比较得RS触发器的一路控制信号，RS触发器的另一路控制信号由固定导通时间的定时器提供，通过控制驱动电路，控制开关变换器的功率开关管，调节开关变换器的输出电压和输出电流。其控制思想在于，利用有源积分电路替换传统比例积分(PI)中的无源积分电容作为变频电流型控制技术的电压外环，解决了传统线性补偿网络对变频电流型控制技术动态响应速度的限制，从而提高负载的瞬态响应速度。

技术领域

本发明涉及开关电源设备技术领域，尤其是涉及一种改进变频电流型控制瞬态性能的开关变换器。

背景技术

随着电子产品的不断普及，作为各种电子设备的动力来源，电源是一个十分重要的组成部件。传统线性电源已无法满足高性能电子产品的需求，特别是通讯、微电子、航天等高新科技行业对电源技术的要求越来越高，开关电源因具有体积小、重量轻和效率高等优点，得到了学术界和工程界的很大关注，并且成为电力电子领域中一个最为活跃的分支。然而，随着电子产品的功能越来越强大，其对开关电源的工作性能，尤其是瞬态性能，提出了越来越高的要求。

开关电源主要由开关功率变换器和控制电路两部分组成，其中开关功率变换器利用功率开关器件实现电能的传递和变换，控制电路根据目标要求对控制变量的控制。常见的开关功率变换器拓扑结构有Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器、正激变换器、反激变换器等。控制电路能够检测开关功率变换器控制量(如电感电流、输出电压)的变化，并据此产生相应的脉冲信号控制开关功率变换器功率开关器件的工作状态，从而调节传递给负载的能量，实现开关功率变换器的稳定输出。控制电路的结构和工作原理由开关功率变换器所采用的控制方法决定。对于给定的开关变换器拓扑，采用不同的控制方法对系统的稳态精度和动态性能等产生不同的影响。对于给定的应用场合，开关功率变换器的拓扑结构往往是固定，因此，控制电路的设计在很大程度上决定着开关电源的工作性能。

传统的变频电流型控制技术是一种应用广泛、研究深入的开关变换器控制方式，易于实现过电流保护以及多个开关变换器并联的均流等优点，并因此被应用于各种电子产品中。此外，与传统的电压型控制相比，电流型控制虽具有更好的瞬态性能，但无法适应一些要求更高的场合。因此，有必要对传统的变频电流型控制技术进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种改进变频电流型控制瞬态性能的开关变换器，具有有源积分电压外环的新型变频电流型控制技术的控制思想是：利用有源积分电路替换传统比例积分(PI)中的无源积分电容作为变频电流型控制技术的电压外环，解决了传统线性补偿网络对变频电流型控制技术动态响应速度的限制，从而提高负载的瞬态响应速度。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种改进变频电流型控制瞬态性能的开关变换器，包括用于开关电源的功率电路和控制器，其中，功率电路包括开关功率变换器；控制器包括电压检测装置、基准电压、有源积分电压外环误差放大器、电感电流采样装置、比较器、RS触发器、导通定时器和驱动电路，电压检测装置检测开关功率变换器的输出电压信号，检测的输出电压信号与基准电压信号经有源积分电压外环误差放大器产生电压环误差信号，电压环误差信号与电感电流采样装置采集的开关功率变换器的电容电流通过比较器比较，比较器输出作为RS触发器的一路控制信号，导通定时器为RS触发器提供另一路控制信号，RS触发器通过驱动电路控制开关功率变换器的功率开关管，调节开关变换器的输出电压和输出电流。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提高了开关变换器负载的瞬态响应性能。利用有源积分电路替换传统比例积分(PI)中的无源积分电容作为变频电流型控制技术的电压外环，解决了传统线性补偿网络对变频电流型控制技术动态响应速度的限制，从而提高负载的瞬态响应速度。

附图说明