開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2C型控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2C型控制裝置，由電壓檢測電路VS、電流檢測電路CS、權重加法器ADD、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPM以及驅動電路DR組成。本實用新型專利技術可用于控制Buck變換器、Buck2變換器、Cuk變換器、Zeta變換器、單管正激變換器、雙管正激變換器、推挽變換器等多種拓撲結構的開關變換器，具有負載、輸入瞬態響應速度快，穩壓精度高，穩定性能好，電磁噪聲小，抗干擾能力強，且具有限流功能的優點。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及電力電子設備，尤其是一種開關變換器的控制裝置。
技術介紹
隨著電力電子器件的不斷發展和電力電子變流技術的不斷更新，開關電源技術作為電力電子的重要領域受到越來越多的關注和研究。開關電源主要由開關變換器和控制電路兩部分構成。開關變換器又稱為功率主電路，主要有降壓(Buck)、升壓(Boost)、正激、反激、半橋、全橋等多種拓撲結構?？刂齐娐酚糜诒O測開關變換器的工作狀態，并產生控制脈沖信號控制開關變換器的開關管，調節供給負載的能量以穩定輸出。對于同一個開關變換器，采用不同控制方法的變換器具有不同的瞬態性能、穩態性能、穩壓精度、穩定性等指標。電壓型控制是常見的開關變換器控制方法之一，其控制思想是:將變換器輸出電壓與基準電壓進行比較得到的誤差信號經過誤差放大器補償后生成控制電壓，并將控制電壓與固定頻率的鋸齒波進行比較，獲得高、低電平的脈沖控制信號，再通過驅動電路控制開關管的導通和關斷，實現開關變換器輸出電壓的調節。傳統的電壓型控制是一種脈沖寬度調制(PWM)電壓型控制方法，實現簡單，但因采用固定頻率的鋸齒波作為調制波，具有輸入瞬態響應慢、負載瞬態響應慢等缺點，很難適用于要求具有快速的瞬態響應速度的場合。與PWM調制電壓型控制相比，電流型控制采用電感電流紋波作為PWM調制波，具有更快的負載和輸入瞬態響應速度，提高了輸出電壓的穩壓精度，且由于其自身具有限流的功能，易于實現變換器的過流保護，在多個電源并聯時，更便于實現均流。與PWM調制電流型控制相比，PWM調制V2型控制方法采用輸出電壓紋波作為PWM調制波，具有更快速的負載瞬態響應速度，在微處理器及便攜式電子產品電源中有著廣泛的應用前景。但是，傳統的電流型控制方法(指峰值電流控制)和PWM調制V2型控制方法在占空比大于0.5時均會產生次諧波振蕩，嚴重影響了變換 器的穩定性能。PWM調制V2C型控制方法結合了峰值電流控制和PWM調制V2型控制的優點，具有快速的輸入、負載瞬態響應速度，且具有限流功能，易于實現過流保護和多個電源模塊的均流控制。然而，傳統的PWM調制V2C型控制方法在占空比大于0.5時也會產生次諧波振蕩，從而惡化了開關變換器的性能和限制了該方法的應用。恒定導通時間調制電流型控制是開關變換器脈沖頻率調制(PFM)電流型控制方法之一，其基本思想是:每個開關周期開始時，開關管導通，變換器電感上升；經過恒定導通時間后，開關管關斷，電感電流下降，當其下降至控制信號時，開關管再次導通，開始新的一個開關周期。采用恒定導通時間調制電流型控制方法的開關變換器的穩定性能好，在占空比大于0.5時不會產生次諧波振蕩問題，但是瞬態響應慢。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種開關變換器的控制裝置，使之同時具有很好的瞬態性能和穩態性能，適用于多種拓撲結構的開關變換器。本技術的目的是通過如下的手段實現的。一種開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2C型控制裝置，由電壓檢測電路VS、電流檢測電路CS、權重加法器ADD、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPM以及驅動電路DR組成，其中:電壓檢測電路VS、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPMjga電路DR依次相連；電流檢測電路CS、權重加法器ADD、時間運算單元TU、雙緣脈沖調制器DPM依次相連；變頻鋸齒波產生器SG與誤差補償器EC相連；變頻鋸齒波產生器SG與電壓檢測電路VS相連；變頻鋸齒波產生器SG與電流檢測電路CS相連；電壓檢測電路VS與權重加法器ADD相連。與現有技術相比，本技術的有益效果是:一、與現有的PWM調制電壓型控制開關變換器相比，本技術的開關變換器在負載和輸入電壓發生改變時，均能快速調節開關變換器開關管導通或關斷時間的長短，輸出電壓和電感電流超調量小，提高了變換器的瞬態性能，且具有限流功能。二、與現有的PFM調制電壓型控制開關變換器相比，本技術的開關變換器穩壓精度高，穩態性能好，電磁噪聲小，抗干擾能力強，且具有限流功能。三、與現有的峰值電流控制、PWM調制V2控制和PWM調制V2C控制開關變換器相t匕，本技術的開關變換器在占空比大于0.5時不會產生次諧波振蕩，系統穩定性能好，無需斜坡補償。四、與現有的PFM調制電流型控制開關變換器相比，本技術的開關變換器在負載和輸入電壓發生改變時，輸出電壓和電感電流瞬態超調量小，調節時間短，瞬態性能好。五、與現有的PFM調制V2型控制開關變換器相比，本技術的開關變換器在輸出電壓低紋波時能正常工作， 抗干擾能力強，且具有限流功能。以下結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明。附圖說明圖1為本技術實施例一方案的信號流程圖。圖2為本技術實施例一的電路結構框圖。圖3為本技術實施例一中，信號Vtjs、控制電壓V。、時間h、時間t2、時間t3、采樣脈沖信號CLK及驅動信號之間的關系示意圖。圖4為本技術實施例一和傳統PWM調制V2C型控制的開關變換器在穩態條件下輸出電壓的時域仿真波形圖。其中:圖4a為傳統PWM調制V2C型控制開關變換器在穩態時的輸出電壓波形；圖4b為本技術實施例一在穩態時的輸出電壓波形。圖5為本技術實施例一和傳統PWM調制V2C型控制的開關變換器在穩態條件下電感電流的時域仿真波形圖。其中:圖5a為傳統PWM調制V2C型控制開關變換器在穩態時的電感電流波形；圖5b為本技術實施例一在穩態時的電感電流波形。圖6為本技術實施例一和傳統恒定導通時間調制電流型控制的開關變換器在負載突變時輸出電壓的時域仿真波形圖。其中:圖6a為傳統恒定導通時間調制電流型控制開關變換器在負載突變時的輸出電壓波形；圖6b為本技術實施例一在負載突變時的輸出電壓波形。圖7為本技術實施例一和傳統恒定導通時間調制電流型控制的開關變換器在負載突變時電感電流的時域仿真波形圖。圖8為本技術實施例二的電路結構框圖。圖9為本技術實施例二中，信號Vtjs、控制電壓V。、時間h、時間t2、時間t3、采樣脈沖信號CLK及驅動信號之間的關系示意圖。圖10為本技術實施例三的電路結構框圖。圖7中:圖7a為傳統恒定導通時間調制電流型控制開關變換器在負載突變時的電感電流波形；圖7b為本技術實施例一在負載突變時的電感電流波形。具體實施方式下面通過具體的實例并結合附圖對本技術做進一步詳細的描述。實施例一圖1示出，本技術的一種具體實施方式為:開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2C型控制裝置V2C-PFM,主要由電壓檢測電路VS、電流檢測電路CS、權重加法器ADD、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPM以及驅動電路DR組成。電壓檢測電路VS用于獲取輸出電壓值V。,、電流檢測電路CS用于獲取電感電流值Is，權重加法器ADD用于產生信號Vss，誤差補償器EC用于產生控制電壓V。，時間運算單元TU用于產生三段時間h、t2、 t3，變頻鋸齒波產生器SG用于產生頻率可變的鋸齒波Vsaw和采樣脈沖信號CLK，雙緣脈沖調制器0 11用于產生以&32、&為時序的控制脈沖信號，經由驅動電路DR，控制開關變換器TD開關管的導通與關斷。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關變換器雙緣脈沖頻率調制V2C型控制裝置，其特征在于：由電壓檢測電路VS、電流檢測電路CS、權重加法器ADD、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPM以及驅動電路DR組成；所述的電壓檢測電路VS、誤差補償器EC、時間運算單元TU、變頻鋸齒波產生器SG、雙緣脈沖調制器DPM、驅動電路DR依次相連；電流檢測電路CS、權重加法器ADD、時間運算單元TU、雙緣脈沖調制器DPM依次相連；變頻鋸齒波產生器SG與誤差補償器EC相連；變頻鋸齒波產生器SG與電壓檢測電路VS相連；變頻鋸齒波產生器SG與電流檢測電路CS相連；電壓檢測電路VS與權重加法器ADD相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周國華，金艷艷，閻鐵生，許建平，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：實用新型
國別省市：