[发明专利]改变切换频率时DC－DC转换器的输出功率控制、

说明书

本发明涉及一种电流模式PWM控制电路(控制器)，该电路可用于实现一种静态DC-DC转换器并能够把输出功率保持为一个基本恒定的值，而与切换频率无关。

DC-DC静态转换器广泛用于供电、启动系统、显示、信号处理系统等。

静态DC-DC转换器基于众所周知的基本电路结构或构造，结构或构造经常被交替地相互使用，例如所谓的“回扫”结构，其中一个变压器的初级绕组由一个电源开关驱动、受一个PWM系统控制、以例如由一个锯齿形波局部振荡器建立的频率切换，该锯齿形波局部振荡器的固有频率在把一个外部RC网络连接到控制器的集成电路上时可以固定。该切换频率就其设计额定值而论可以修改，否则由一个系统的时钟信号或任何等效同步信号调节。在所谓的“增压”结构中，是一个类似被驱动的能量存储电感器。

如众所周知的那样，静态转换器可以在所谓的非连续电流模式(DCM)中或连续电流模式(CCM)中运行。在前一种(DCM)模式中，每个周期先使电感器的或变压器初级绕组的电流从零开始，因为在前一个相位期间已经使电感完全放电。与此不同，在CCM模式中，在每个周期开始时通过初级绕组或电感器的电流从一个与零不同的值开始。DCM模式的特征在于三角形波状的电流流经电源开关，而CCM模式的特征在于梯形波状的电流流经电源开关。

重要的是各个电流模式控制电路在控制输出电流值方面是有效的，以便防止在过载情况下的损坏。

一般采用的方法包括，当在检测电阻器上超过一定的电压阈值时，使用串联连接到电源开关的该专用检测电阻器上存在的信号，启动一个电流限制循环。

这种控制类型通常称之为峰值电流类型，还知道在这些峰值电流控制系统中，转换器的输出功率随切换频率的增大而增大。在DCM模式中，可以输出的功率增大基本上正比于切换频率，而在CCM模式中，输出频率的这样一种增大作为切换频率的函数较不明显(非线性关系)。

控制器在市场上已经很长时间了，因为他们构成大多数电流模式PWM系统装置的集成部分并且经常他们还包括电源切换装置。这些集成装置显而易见是多用途的，帽被设计成用于不同的用途，允许通过在一个外部电路中简单地连接该装置，实现供电和不同结构的转换器，该外部电路包括可连接到各个针上的元件。经常，这些集成装置产生于一个标准部件内，例如象DIP16和SO16W，两者都有16针。

在这些商品装置中我们可以列举：由SGS-THOMSON MICROELECTRONICS制造的L4990；由SGS-THOMSON MICROELECTRONICS、TEXAS INTRUMENTS、MOTOROLA、SAMSUNG、UNITRODE等制造的UC3842A/B；由LINEARTECHNOLOGY制造的LT1241；由UNITRODE制造的UC3801和UC3828。所有这些装置包括其功能图和特性的“数据单”都能容易地得到。

一个典型的工业产品是由SGS-THOMSON MICROELECTRONICS制造的L4990，其高电平方块图表示在图1中。

在许多用途中，切换频率可以在一个宽广的频率范围内变化，该频率或者是可编程的，或者借助于时钟信号或可以由偏转电路产生的脉冲同步，如在CRT监视器的情况下。

输出功率对切换频率的依赖经常可能是不容许的，特别是对于将会在切换频率的宽广范围内运行的用途。

在这些特定的关键用途中，利用了能够实现功率输出补偿的专用电路，为的是防止当切换频率增大时输出功率过分增加。

例如在一种CRT监视器中，从偏转电路导出的同步脉冲由一个R-C低通滤波器积分，以产生一个正比于该频率的DC电压。这一DC信号施加到集成控制器的针上，该集成控制器检测经过回扫转换器变压器初级绕组的电流。这样，巧妙地“欺骗”控制器，当频率增大时使之“检测”到事实上大于实际电流的一个电流。这样以较低的峰值电流达到最大的电流极限。

尽管如此，这些已知的解决方式还是有缺点：

a)同步脉冲的幅值和宽度必须已知且是常数，并且必须根据这些参数对补偿电路进行必要的微调；

b)在控制器的功能电路中补偿电路是不能集成的，因为考虑到专门用途的特性，需要实现一个特定的补偿电路；

c)由电路实现的校正基本上是线性的，而所要求的校正可能并不如此理想；

d)补偿电路的设计和实现意味着不可忽略的成本。