本發(fā)明專利技術涉及一種帶有電壓前饋的快速滯環(huán)控制方法，將傳統(tǒng)的PWM電壓控制中的反饋電路由滯環(huán)比較器和反饋旁路代替，輸入電壓經(jīng)前饋調(diào)整電阻與充電電容相連，同時輸入電壓經(jīng)上下限閥值大小調(diào)整電阻與參考電壓相連。輸出電壓經(jīng)反饋調(diào)整電阻與充電電容相連。通過輸入及輸出電壓的改變引起充電電容兩端的電壓變化。此方法無需運算放大器和三角載波電路，實現(xiàn)了輸出電壓的精確控制；只需要一個滯環(huán)比較器，控制電路器件大大減少；沒有使用誤差放大器，沒有反饋相位延遲；負載變動和輸入電壓變動時輸出電壓均可被控制在最小限度以至能快速恢復原輸出電壓水平，滿足了在輸入電壓和輸出負載變化時的高速瞬態(tài)響應、小型、低成本、高效率的要求。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種開關電源控制技術，特別涉及。
技術介紹
隨著半導體和信息技術的飛速發(fā)展，作為它們電源管理系統(tǒng)的直流-直流斬波器即開關電源必須滿足以下技術需求(I)輸出電壓低；(2)輸出電壓精度高；(3)輸出電流大；(4)輸入電源及輸出負載瞬變時,輸出電壓的瞬態(tài)過沖小。以上需求對開關電源的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性提出了較高的要求，對開關電源的控制方法提出了新的挑戰(zhàn)。其中，傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法由于其滿足穩(wěn)定性和控制精度的基本要求，而廣泛的應用于開關電源中。但 是，這種控制方法只涉及在輸出量變動引起負載電壓變化時進行控制，在輸入電壓和負載發(fā)生突變時，沒有對輸入量變化時引起的擾動實現(xiàn)有效控制，還有控制電路中電壓誤差放大器的補償電路帶來的延時滯后，不僅造成了其瞬態(tài)響應慢，降低了其動態(tài)特性，而且控制電路中使用運算放大器和三角載波產(chǎn)生電路以及其它補償電路，這些易造成開關電源的制造成本上升，難以實現(xiàn)小型化和輕量化。并且，電壓誤差放大器的補償電路在設計和調(diào)試時較為復雜。以上這些問題給設計者帶來了很多困難，且延長了設計周期、消耗了大量人力物力。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術是針對傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法難以滿足輸入輸出高速瞬態(tài)響應、小型化、輕量化、低成本、高效率的問題，提出了，提出了在輸入輸出量變動時，具有快速瞬態(tài)響應特性的新型滯環(huán)控制方式，有效提高了控制電路的動態(tài)特性，具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。本專利技術的技術方案為，在保持原PWM電壓開關部分電路的基礎上，更改原有PWM電壓控制電路反饋部分為輸出電壓經(jīng)串聯(lián)的反饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管輸出，接前饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管，接串聯(lián)的兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻和參考電壓后接地；充電電容電壓端接滯環(huán)比較器反相輸入端，兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻中間點接滯環(huán)比較器同相輸入端，滯環(huán)比較器輸出進過驅(qū)動電路接輸入端MOS開關管柵極；得到輸出電壓Va ~ 1+ (UriR^iKcFi (Fl.，其中 D 為占全比 D = ] V^-Vol , 為反饋增碰&=]P-■■■■■V-%，K為滯環(huán)比較器高電平_值電壓，Vol、&分別為滯環(huán)比較器輸出彳氐電平、■*7 OH高電平電壓，r為降壓直流轉(zhuǎn)換器等效內(nèi)阻，Ro為負載，R為前饋調(diào)整電阻；Rf為反饋調(diào)整電阻。所述輸入端MOS開關管輸出到前饋調(diào)整電阻的中間可加入比例或者比例積分環(huán)節(jié)。所述輸入端MOS開關管輸出的兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻的中間可加入比例或者比例積分環(huán)節(jié)。所述輸入電壓經(jīng)過輸入端MOS開關管輸出，接串聯(lián)的兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻和參考電壓后接地中，輸入端MOS開關管輸出可從MOS開關管柵極或源極輸出。本專利技術的有益效果在于本專利技術帶有電壓前饋的快速滯環(huán)控制方法，無需運算放大器和三角載波電路，實現(xiàn)了輸出電壓的精確控制；只需要一個滯環(huán)比較器，控制電路器件大大減少，控制電路拓撲簡單；沒有使用誤差放大器，沒有反饋相位延遲，完全不需要相位補償電路。同時，控制電路的穩(wěn)定性得到很大改善；負載變動和輸入電壓變動時輸出電壓均可被控制在最小限度以至能快速恢復原輸出電壓水平，輸出電壓過沖量和調(diào)節(jié)時間 均極小，進而具有良好的調(diào)節(jié)和高速瞬態(tài)響應特性；與傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法相比，滿足了在輸入電壓和輸出負載變化時的高速瞬態(tài)響應、小型、低成本、高效率的要求。附圖說明圖I為傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法電路 圖2為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例一電路 圖3為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例二電路 圖4為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例一和二的動作原理 圖5為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合一電路 圖6為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合二電路 圖7為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合四電路 圖8為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合六電路 圖9為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合七電路 圖10為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合八電路 圖11為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合九電路 圖12為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合七電路輸出響應曲線 圖13為本專利技術帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例組合九電路輸出響應曲線 圖14為負載電流Io躍降一倍時傳統(tǒng)PWM電壓控制瞬態(tài)響應曲線 圖15為本專利技術負載電流Io躍降一倍時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例一瞬態(tài)響應曲線 圖16為本專利技術負載電流Io躍降一倍時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例二瞬態(tài)響應曲線 圖17為負載電流Io躍升一倍時傳統(tǒng)PWM電壓控制瞬態(tài)響應曲線 圖18為本專利技術負載電流Io躍升一倍時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例一瞬態(tài)響應曲線 圖19為本專利技術負載電流Io躍升一倍時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例二瞬態(tài)響應曲線 圖20為輸入電壓躍降40%時傳統(tǒng)PWM電壓控制瞬態(tài)響應曲線 圖21為本專利技術輸入電壓躍降40%時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例一瞬態(tài)響應曲線 圖22為本專利技術輸入電壓躍降40%時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例二瞬態(tài)響應曲線 圖23為輸入電壓躍升40%時傳統(tǒng)PWM電壓控制瞬態(tài)響應曲線 圖24為本專利技術輸入電壓躍升40%時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例一瞬態(tài)響應 曲線 圖25為本專利技術輸入電壓躍升40%時帶有電壓前饋的新型控制方法實施例二瞬態(tài)響應曲線圖。具體實施例方式針對傳統(tǒng)控制方法的缺點，我們提出了在輸入輸出量變動時，具有快速瞬態(tài)響應特性的新型滯環(huán)控制方式。通過設計不同的輸出電壓和輸入電壓的反饋支路，同時結合滯環(huán)比較器的工作特點，有效調(diào)節(jié)控制信號的脈沖寬度，實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。由于該控制方法只需要一個滯環(huán)比較器和反饋系數(shù)調(diào)節(jié)電阻，控制電路的器件數(shù)量大大減少，成本和體積均得到了較大改善。而且，由于沒有使用誤差放大器，在消除了補償電路帶來的相位延遲問題的同時，有效提高了控制電路的動態(tài)特性。最后通過理論分析以及仿真在與傳統(tǒng)性的控制方法對比的基礎上，驗證了該控制方法在負載變動和輸入電壓變動時，具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。如圖I所示傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法電路圖，圖中Vi為輸入電壓；M0S1，M0S2為全控型開關管MOSFET或IGBT ； LI為濾波電感；Co為濾波電容；Rc為等效串聯(lián)電阻；Rcl，Rc2，Rc3，Rc4為電阻；Ro為負載；Vo為輸出電圧；Vrc為參考電壓；Vtri為載波電壓。傳統(tǒng)的輸出電壓4 = dTTTT (I)，其中D為占空比，r為降壓直流轉(zhuǎn)換器等效內(nèi)阻。 I廠 j Rq如圖2、3所示帶有電壓前饋的新型滯環(huán)控制方法實施例一和實施例二電路圖，圖中L為濾波電感；Vu為滯環(huán)比較器；R1、R2分別為上下限閥值大小調(diào)整電阻；R為前饋調(diào)整電阻；Rf為反饋調(diào)整電阻；V1為參考電壓。開關周期T計算公式CR爲P廣^T ^ 一 Aρ ρP(2)，'，Vh為滯環(huán)比較器閥值電壓 其中 Va = ^Vi +—Vc,Vs = —Vo A O D ￡\. Mf(低電平，高電平)，τΓ為開環(huán)控制電壓，在此等于輸出電壓y , K =TTT。 KK滯環(huán)比較器閥值高電平電壓;K1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種帶有電壓前饋的快速滯環(huán)控制方法，其特征在于，在保持原PWM電壓開關部分電路的基礎上，更改原有PWM電壓控制電路反饋部分為：輸出電壓經(jīng)串聯(lián)的反饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管輸出，接前饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管，接串聯(lián)的兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻和參考電壓后接地；充電電容電壓端接滯環(huán)比較器反相輸入端，兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻中間點接滯環(huán)比較器同相輸入端，滯環(huán)比較器輸出進過驅(qū)動電路接輸入端MOS開關管柵極；得到輸出電壓？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，其中Do為占空比Do=，？Kc為反饋增益Kc=？，？VL為滯環(huán)比較器高電平閥值電壓，VOL？、VOH分別為滯環(huán)比較器輸出低電平、高電平電壓，r為降壓直流轉(zhuǎn)換器等效內(nèi)阻，Ro為負載，R為前饋調(diào)整電阻；Rf為反饋調(diào)整電阻。1904dest_path_image002.jpg,919044dest_path_image004.jpg,2012103305233100001dest_path_image006.jpg
【技術特征摘要】
1.一種帶有電壓前饋的快速滯環(huán)控制方法，其特征在于，在保持原PWM電壓開關部分電路的基礎上，更改原有PWM電壓控制電路反饋部分為輸出電壓經(jīng)串聯(lián)的反饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管輸出，接前饋調(diào)整電阻和充電電容接地；輸入電壓通過輸入端MOS開關管，接串聯(lián)的兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻和參考電壓后接地；充電電容電壓端接滯環(huán)比較器反相輸入端，兩個上下限閥值大小調(diào)整電阻中間點接滯環(huán)比較器同相輸入端，滯環(huán)比較器輸出進過驅(qū)動電路接輸入端MOS開關管柵極；得到輸出電壓2.根據(jù)權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙晉斌，劉永曉，
申請(專利權)人：上海電力學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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