[实用新型]准连续工作模式开关电源的双频率控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及准连续工作模式开关电源双频率控制方法及其装置。

背景技术

随着电力电子技术及电力电子器件的快速发展，开关电源的优势越来越明显，在很多应用领域都使用开关电源作为供电电源，更加促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源主要由功率变换器和控制器两部分构成。功率变换器又称为功率电路，主要包括开关装置、变压器装置和整流滤波电路。常见的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。控制器用来控制功率变换器工作，其结构和工作原理由开关电源所采用的控制方法决定。由于常见的功率变换器拓扑已能满足基本需要，并且对于同一功率电路拓扑而言，采用不同的控制方法会对系统的稳态精度及动态性能等方面产生影响，因而控制方法的研究显得日益重要。

传统的电压型脉冲宽度调制技术是最为常见的一种开关电源控制方法。其控制思想是：用误差放大器对开关电源的输出电压和基准电压进行比较获得误差信号，再由比较器对该误差信号与固定频率锯齿波信号进行比较获得脉宽信号，以控制开关装置的通、断，使输出电压达到期望值。采用传统电压型脉冲宽度调制技术的开关电源瞬态响应速度较慢，另外补偿网络设计较为繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开关电源的控制方法——工作于电感电流准连续工作模式的开关电源双频率控制。采用该控制方法时，控制器稳定可靠，无需补偿网络，输出功率范围大，动态响应速度快，适用于多种变换器拓扑结构。

本实用新型的目的是提供实现上述准连续工作模式开关电源的双频率控制方法的装置.整个装置由功率变换器和控制器组成，控制器中的驱动电路与功率变换器中的开关装置相连；在控制器中的准连续模式控制器与功率变换器中的滤波装置之间设置有续流开关.对应于实现准连续工作模式开关电源的双频率控制方法所采用的两种技术方案，相应的提供了两种实现准连续工作模式开关电源的双频率控制方法的装置：方案①由设置在控制器内的电压检测装置、比较器、脉冲生成器、脉冲选择器、驱动电路及准连续模式控制器组成；比较器连接在电压检测装置与脉冲选择器之间；受电压比较器控制的脉冲选择器连接在脉冲生成器与驱动电路之间.电压检测装置检测输出电压，然后与基准电压相比较用于控制脉冲选择器；脉冲生成器生成两组频率不同的脉冲供选择，最后控制脉冲通过驱动电路控制主电路工作；准连续模式控制器用于控制电感两端的续流开关，使变换器工作在电感电流准连续模式.方案②由电压检测装置、电流比较器、电压比较器、脉冲周期选择器、电流检测装置、脉冲生成器、驱动电路及准连续模式控制器组成；电流比较器连接在电流检测装置与脉冲生成器之间；电压比较器连接在电压检测装置与脉冲周期选择器之间；受电压比较器控制的脉冲生成器连接在电流比较器与驱动电路之间；脉冲周期选择器连接在电压比较器与脉冲生成器之间.电压检测装置检测输出电压，然后与基准电压相比较，比较器输出用于控制脉冲周期选择器；电流检测装置检测电感电流，再和峰值电流相比较，比较输出与脉冲周期选择器共同作用于脉冲生成器生成控制脉冲，最后控制脉冲通过驱动电路控制主电路工作；准连续模式控制器用于控制电感两端的续流开关，使变换器工作在电感电流准连续模式.

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、相对于已有的传统电压型脉冲宽度调制技术，采用本实用新型的开关电源在负载突变时，控制器能够快速调整两频率脉冲所占的比例，使开关电源迅速恢复稳态，具有更快的瞬态响应速度；

2、相对于双频率控制方法，采用本实用新型的开关电源在具有快速瞬态响应速度的同时扩大了输出功率范围。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的控制系统采用技术方案①的实现装置结构框图。

图2为本实用新型实施例一的电路结构示意图。

图3为本实用新型实施例一电路的主要工作波形示意图。

图4为本实用新型实施例一中，开关电源的时域仿真波形图。

图5为具有相同主电路参数的Buck变换器采用不同控制方法在负载突变时输出电压仿真波形图。

图6为本实用新型的控制系统采用技术方案②的实现装置结构框图。

图7为本实用新型采用技术方案②的电路结构示意图。

图8为图7所示电路主要工作波形示意图。

图9为本实用新型实施例二的电路结构示意图。

图4中：(a)为控制器输出的主开关管的驱动信号波形；(b)为变换器电感电流波形；(c)为变换器输出电压波形。