專利名稱：開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備，尤其是一種開關(guān)變換器的控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電力電子器件技術(shù)和電力電子變流技術(shù)不斷發(fā)展，作為電力電子重要領(lǐng)域的開關(guān)電源技術(shù)成為應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。開關(guān)電源主要由開關(guān)變換器和控制器兩部分構(gòu)成。開關(guān)變換器又稱為功率主電路，主要有降壓(Buck)、升壓(Boost)、升降壓(Buck-Boost)、正激、反激、半橋、全橋等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？刂破饔糜诒O(jiān)測(cè)開關(guān)變換器的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生控制脈沖信號(hào)控制開關(guān)管，調(diào)節(jié)供給負(fù)載的能量以穩(wěn)定輸出。對(duì)于同一個(gè)開關(guān)變換器，不同的控制方法使得變換器具有不同的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。傳統(tǒng)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)電壓型控制是最為常見的開關(guān)變換器控制方法，其控制思想是將變換器輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到的誤差信號(hào)經(jīng)過(guò)誤差放大器補(bǔ)償后生成控制電壓，并將控制電壓與固定頻率的鋸齒波進(jìn)行比較，獲得脈沖控制信號(hào)，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)開關(guān)變換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。近年來(lái)，越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)合要求其供電電源具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)速度，如一些微處理器在待機(jī)、休眠、正常運(yùn)行之間切換時(shí)，瞬態(tài)電流速率高達(dá)130A/US，這就要求其供電電源具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)速度以滿足負(fù)載的需求。傳統(tǒng)的PWM電壓型控制方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但因采用誤差放大器，具有瞬態(tài)性能差、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，已很難滿足負(fù)載這一需求。傳統(tǒng)的恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制是較為常見的開關(guān)變換器脈沖頻率調(diào)制(PFM)電壓型控制方法之一，其基本思想是每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，變換器輸出電壓下降；經(jīng)過(guò)恒定關(guān)斷時(shí)間后，開關(guān)管導(dǎo)通，輸出電壓上升，當(dāng)其上升至基準(zhǔn)電壓時(shí)，開關(guān)管再次關(guān)斷，開始新的一個(gè)開關(guān)周期。與PWM電壓型控制相比，采用PFM電壓型控制方法的開關(guān)變換器瞬態(tài)性能好，但是穩(wěn)態(tài)精度差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)變換器的控制方法，使之同時(shí)具有快速的瞬態(tài)響應(yīng)速度和較高的穩(wěn)態(tài)精度，適用于多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)變換器。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法，在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻檢測(cè)輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)K，得到信號(hào)y ;預(yù)設(shè)一個(gè)或兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間T1, T2,并將關(guān)斷時(shí)間相加，再乘以系數(shù)K’，得到信號(hào)y’ ；將信號(hào)y和信號(hào)y’相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間，采用恒定關(guān)斷時(shí)間和可變導(dǎo)通時(shí)間組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。其具體的技術(shù)方案有二 ①在任意一個(gè)米樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻關(guān)斷開關(guān)管，同時(shí)檢測(cè)變換器的輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)K1，得到信號(hào)yi ;預(yù)設(shè)兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間，并將兩者相加，再乘以系數(shù)K2，得到信號(hào)y2 ;將信號(hào)yi和信號(hào)y2相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間。根據(jù)兩個(gè)恒定的關(guān)斷時(shí)間和一個(gè)可變的導(dǎo)通時(shí)間，每個(gè)周期依次采用恒定關(guān)斷、導(dǎo)通、恒定關(guān)斷組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。②在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻導(dǎo)通開關(guān)管，同時(shí)檢測(cè)變換器的輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)K3，得到信號(hào)y3 ;預(yù)設(shè)一個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間，并乘以系數(shù)K4,得到信號(hào)y4 ;將信號(hào)y3和信號(hào)y4相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間，再將其分解成兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間。根據(jù)一個(gè)恒定的關(guān)斷時(shí)間和兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間，每個(gè)周期依次采用導(dǎo)通、恒定關(guān)斷、導(dǎo)通組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是一、與現(xiàn)有的PWM電壓型開關(guān)變換器相比，本發(fā)明的開關(guān)變換器在負(fù)載發(fā)生改變時(shí)，輸出電壓的變化立即改變導(dǎo)通時(shí)間的大小，從而快速調(diào)節(jié)開關(guān)變換器開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，提高了變換器的瞬態(tài)性能。二、與現(xiàn)有的PFM電壓型開關(guān)變換器相比，本發(fā)明的開關(guān)變換器穩(wěn)壓精度高，穩(wěn)態(tài)性能好；在大負(fù)載范圍變化時(shí)，輸出電壓和電感電流瞬態(tài)超調(diào)量小，調(diào)節(jié)時(shí)間短，瞬態(tài)性能好。三、控制器無(wú)需誤差放大器，簡(jiǎn)化了控制環(huán)路的設(shè)計(jì)，控制簡(jiǎn)單，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)能力。本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法的裝置由電壓檢測(cè)電路VS、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG、鋸齒波產(chǎn)生器SG、脈沖調(diào)制器PM以及驅(qū)動(dòng)電路DR組成；所述的電壓檢測(cè)電路VS、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG、鋸齒波產(chǎn)生器SG、脈沖調(diào)制器PM、驅(qū)動(dòng)電路DR依次相連；鋸齒波產(chǎn)生器SG與電壓檢測(cè)電路VS相連；導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG與脈沖調(diào)制器PM相連。在同一發(fā)明構(gòu)思下，對(duì)應(yīng)于實(shí)現(xiàn)開關(guān)變換器雙緣關(guān)斷導(dǎo)通時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法提出了兩種具體的實(shí)現(xiàn)裝置裝置①的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG由減法器SUB1、乘法器MU1、乘法器MU2、加法器ADDl以及加法器ADD2組成，其中減法器SUBl、乘法器MUl、加法器ADDl依次相連；加法器ADD2、乘法器MU2、加法器ADDl依次相連。電壓基準(zhǔn)值Vref和輸出電壓值分別輸入到減法器SUBl的正端和負(fù)端；減法器SUBl的輸出和系數(shù)K1作為乘法器MUl的輸入；兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間作為加法器ADD2的輸入；加法器ADD2的輸出和系數(shù)K2作為乘法器MU2的輸入。裝置①的脈沖調(diào)制器PMl由加法器ADD3、減法器SUB2、減法器SUB3、比較器CMP1、比較器CMP2以及與門AG組成，其中加法器ADD3、減法器SUB2、比較器CMP1、與門AG依次相連；減法器SUB3、比較器CMP2、與門AG依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SG分別與減法器SUB2和減法器SUB3相連。裝置②的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG由減法器SUB4、減法器SUB5、乘法器MU3、乘法器MU4、乘法器MU5、加法器ADD4以及加法器ADD5組成，其中減法器SUB4、乘法器MU3、加法器ADD4、乘法器MU5、加法器ADD5、減法器SUB5依次相連；乘法器MU4、加法器ADD4、減法器SUB5依次相連。電壓基準(zhǔn)值V,ef和輸出電壓值分別輸入到減法器SUB4的正端和負(fù)端；減法器SUB4的輸出和系數(shù)K3作為乘法器MU3的輸入；恒定關(guān)斷時(shí)間和系數(shù)K4作為乘法器MU4的輸入；加法器ADD4的輸出和系數(shù)K5作為乘法器MU5的輸入；乘法器MU5的輸出和常數(shù)C1作為加法器ADD5的輸入；加法器ADD4和加法器ADD5的輸出分別輸入到減法器SUB5的正端和負(fù)端。裝置②的脈沖調(diào)制器PM2由加法器ADD6、減法器SUB6、減法器SUB7、比較器CMP3、比較器CMP4以及或門OR組成，其中加法器ADD6、減法器SUB6、比較器CMP3、或門OR依次相連；減法器SUB7、比較器CMP4、或門OR依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SG分別與減法器SUB6和減法器SUB7相連。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明采用技術(shù)方案的信號(hào)流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一采用技術(shù)方案①的信號(hào)流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONGl的信號(hào)流程圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的脈沖調(diào)制器PMl的信號(hào)流程圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中，輸出電壓、電壓基準(zhǔn)值、恒定關(guān)斷時(shí)間、導(dǎo)通時(shí)間、采樣脈沖信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例一和傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制的開關(guān)變換器在穩(wěn)態(tài)條件下輸出電壓的時(shí)域仿真波形圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例一和傳統(tǒng)PWM調(diào)制電壓型控制、傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制的開關(guān)變換器在負(fù)載突變時(shí)輸出電壓的時(shí)域仿真波形圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例二采用技術(shù)方案②的信號(hào)流程圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例二的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG2的信號(hào)流程圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例二的脈沖調(diào)制器PM2的信號(hào)流程圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例二中，輸出電壓、電壓基準(zhǔn)值、恒定關(guān)斷時(shí)間、導(dǎo)通、采樣脈沖信號(hào)及驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系示意圖。圖13為本發(fā)明實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖7中a為傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出電壓波形；b為本發(fā)明實(shí)施例一在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸出電壓波形。圖8中a為傳統(tǒng)PWM調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器在負(fù)載突變時(shí)的輸出電壓波形；b為傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制開關(guān)變換器在負(fù)載突變時(shí)的輸出電壓波形；c為本發(fā)明實(shí)施例一在負(fù)載突變時(shí)的輸出電壓波形。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體的實(shí)例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例一采用技術(shù)方案①圖2示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法及其裝置CFTl，其CFTl裝置主要由電壓檢測(cè)電路VSl、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONGl、鋸齒波產(chǎn)生器SG1、脈沖調(diào)制器PMl以及驅(qū)動(dòng)電路DRl組成。電壓檢測(cè)電路VSl用于獲取輸出電壓信息，導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器OFGl用于產(chǎn)生可變導(dǎo)通時(shí)間，鋸齒波產(chǎn)生器SGl用于產(chǎn)生頻率可變的鋸齒波和采樣脈沖信號(hào)，脈沖調(diào)制器PMl用于產(chǎn)生恒定關(guān)斷、導(dǎo)通、恒定關(guān)斷的控制脈沖信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路DR1，控制開關(guān)變換器TD開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。圖3示出，本例的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONGl由減法器SUBl、乘法器MUl、乘法器MU2、加法器ADDl以及加法器ADD2組成。減法器SUBl、乘法器MUl、加法器ADDl依次相連；加法器ADD2、乘法器MU2、加法器ADDl依次相連。電壓基準(zhǔn)值Vref和輸出電壓值分別輸入到減法器SUBl的正端和負(fù)端；減法器SUBl的輸出和系數(shù)K1作為乘法器MUl的輸入，乘法器MUl的輸出為信號(hào)Y1 ;兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間Tqffi和Tqff2作為加法器ADD2的輸入；加法器ADD2的輸出和系數(shù)K2作為乘法器MU2的輸入,乘法器MU2的輸出為信號(hào)Y2 ;加法器ADDl的輸出即為可變導(dǎo)通時(shí)間圖4示出，本例的脈沖調(diào)制器PMl由加法器ADD3、減法器SUB2、減法器SUB3、比較器CMP1、比較器CMP2以及與門AG組成。加法器ADD3、減法器SUB2、比較器CMP1、與門AG依次相連；減法器SUB3、比較器CMP2、與門AG依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SGl分別與減法器SUB2和減法器SUB3相連。本例采用圖5的裝置，可方便、快速地實(shí)現(xiàn)上述控制方法。圖5示出，本例的開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法的裝置，由變換器TD和開關(guān)管S的控制裝置CFTl組成。圖6為本例輸出電壓、電壓基準(zhǔn)值、恒定關(guān)斷時(shí)間、導(dǎo)通時(shí)間、采樣脈沖信號(hào)及驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系示意圖。本例的裝置其工作過(guò)程和原理是:控制裝置CFTl采用雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制的工作過(guò)程和原理是:圖
5、圖6示出，在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻關(guān)斷開關(guān)管，這個(gè)采樣脈沖信號(hào)由鋸齒波產(chǎn)生器SGl產(chǎn)生；同時(shí)，電壓檢測(cè)電路VSl檢測(cè)變換器TD的輸出電壓Vtj，將基準(zhǔn)電壓Vref與輸出電壓V。相減 ，其結(jié)果乘以系數(shù)K1,得到信號(hào)Y1=K1 (Vref-V0)，作為加法器ADDl的一個(gè)輸入。兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間Ttwi和Ttw2相加，其結(jié)果乘以系數(shù)K2,得到信號(hào)y2=K2 (T0FF1+T0FF2)，作為加法器ADDl的另一個(gè)輸入。加法器ADDl的輸出為可變導(dǎo)通時(shí)間tm，即tm=yi+y2。根據(jù)兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間TtwPTtw2和一個(gè)可變關(guān)斷時(shí)間，控制鋸齒波產(chǎn)生器SGl的頻率，產(chǎn)生頻率可變的鋸齒波Vsaw。在鋸齒波產(chǎn)生器SGl中，將一個(gè)很小的常數(shù)與鋸齒波Vsaw進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生采樣脈沖信號(hào)，用于確定開關(guān)周期和采樣輸出電壓。在脈沖調(diào)制器PMl中，將鋸齒波Vsaw、恒定關(guān)斷時(shí)間Ttw1、可變導(dǎo)通時(shí)間〖 進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生恒定關(guān)斷、導(dǎo)通、恒定關(guān)斷的控制脈沖信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路DR1，控制變換器TD開關(guān)管S的關(guān)斷與導(dǎo)通。本例中，開關(guān)管S的控制脈沖在脈沖調(diào)制器PMl中產(chǎn)生，具體產(chǎn)生方式為:在每個(gè)周期開始時(shí)，開關(guān)管S關(guān)斷、二極管D導(dǎo)通，電感電流由初始值開始下降，相應(yīng)地輸出電壓也開始下降；開關(guān)管S關(guān)斷恒定時(shí)間Ttwi后導(dǎo)通同時(shí)二極管D關(guān)斷，電感電流隨即開始上升，相應(yīng)地輸出電壓也開始上升。經(jīng)過(guò)導(dǎo)通時(shí)間、后，脈沖調(diào)制器PMl使控制脈沖由高電平變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)管S再次關(guān)斷、二極管D再次導(dǎo)通，開關(guān)管S關(guān)斷恒定時(shí)間Ttw2后當(dāng)前周期結(jié)束。恒定關(guān)斷時(shí)間Τ_由Τ_同鋸齒波Vsaw比較產(chǎn)生，若Vsaw〈T_，脈沖調(diào)制器PMl輸出低電平，否則輸出高電平；恒定關(guān)斷時(shí)間Τ_由Τ_與之和同鋸齒波Vsaw比較產(chǎn)生，若vsaw> (Τ_+0，脈沖調(diào)制器PMl輸出低電平，否則輸出高電平。本例的變換器TD為Buck變換器。
用Matlab/Simulink軟件對(duì)本例的方法進(jìn)行時(shí)域仿真分析,結(jié)果如下。圖7為采用傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制和本發(fā)明的開關(guān)變換器在穩(wěn)態(tài)條件下輸出電壓的時(shí)域仿真波形圖，分圖a、b分別對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制和本發(fā)明。在圖7中可以看出，采用傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制(恒定關(guān)斷時(shí)間為14us)開關(guān)變換器的平均輸出電壓穩(wěn)定在小于1.5V處，而采用本發(fā)明的平均輸出電壓穩(wěn)定在1.5V?？梢姴捎帽景l(fā)明具有更高的穩(wěn)壓精度、更好的穩(wěn)態(tài)性能。仿真條件:輸入電壓Vin=5V、輸出電壓基準(zhǔn)值Vref=L 5V、電感L=20uH、電容C=1420uF(其等效串聯(lián)電阻為30ι Ω)、負(fù)載電流1。=認(rèn)、恒定關(guān)斷時(shí)間TQFF1=TQFF2=7 μ s ;系數(shù)K1=L 905*10_4，系數(shù)Κ2=3/7。圖8為采用傳統(tǒng)PWM調(diào)制電壓型控制、傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制和本發(fā)明的開關(guān)變換器在負(fù)載突變時(shí)輸出電壓的時(shí)域仿真波形圖，分圖a、b、c分別對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)PWM調(diào)制電壓型控制、傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制和本發(fā)明。圖8中，在6ms時(shí)負(fù)載由IA階躍變化至10A，采用傳統(tǒng)PWM調(diào)制電壓型控制(開關(guān)頻率為50KHz)經(jīng)過(guò)約1.82ms后才能進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，輸出電壓峰峰值波動(dòng)654mV ;采用傳統(tǒng)恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制(恒定關(guān)斷時(shí)間為14us)經(jīng)過(guò)約0.57ms后進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，輸出電壓峰峰值波動(dòng)757mV ;而采用本發(fā)明的開關(guān)變換器可迅速進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)，調(diào)整時(shí)間為0.46ms，輸出電壓峰峰值波動(dòng)604mV?？梢姳景l(fā)明的開關(guān)變換器具有很好的負(fù)載瞬態(tài)性能。采用技術(shù)方案②:圖9示出，本發(fā)明采用技術(shù)方案②的具體實(shí)施方式
為:開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法及其裝置CFT2，其CFT2裝置主要由電壓檢測(cè)電路VS2、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG2、鋸齒波產(chǎn)生器SG2、脈沖調(diào)制器PM2以及驅(qū)動(dòng)電路DR2組成。圖9與圖2基本相同，不同之處是:圖9中導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG2和脈沖調(diào)制器PM2的功能與圖2中導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONGl和脈沖調(diào)制器PMl的功能不同。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG2用于產(chǎn)生總的可變導(dǎo)通時(shí)間，并將其分解成兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間；脈沖調(diào)制器PM2用于產(chǎn)生導(dǎo)通、恒定關(guān)斷、導(dǎo)通的控制脈沖信號(hào)。圖10示出，采用技術(shù)方案②的導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器0NG2由減法器SUB4、減法器SUB5、乘法器MU3、乘法器MU4、乘法器MU5、加法器ADD4以及加法器ADD5組成。減法器SUB4、乘法器MU3、加法器ADD4、乘法器MU5、加法器ADD5、減法器SUB5依次相連；乘法器MU4、加法器ADD4、減法器SUB5依次相連。電壓基準(zhǔn)值Vref和輸出電壓值分別輸入到減法器SUB4的正端和負(fù)端；減法器SUB4的輸出和系數(shù)K3作為乘法器MU3的輸入；恒定關(guān)斷時(shí)間Ttw和系數(shù)1(4作為乘法器MU4的輸入；加法器ADD4的輸出即為總的可變導(dǎo)通時(shí)間tm。加法器ADD4的輸出和系數(shù)K5作為乘法器MU5的輸入；乘法器MU5的輸出和常數(shù)C1作為加法器ADD5的輸入，加法器ADD5的輸出即為一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間tm2。加法器ADD4和加法器ADD5的輸出分別輸入到減法器SUB5的正端和負(fù)端，減法器SUB5的輸出即為另一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間tml。圖11示出，采用技術(shù)方案②的脈沖調(diào)制器PM2由加法器ADD6、減法器SUB6、減法器SUB7、比較器CMP3、比較器CMP4以及或門OR組成。加法器ADD6、減法器SUB6、比較器CMP3、或門OR依次相連；減法器SUB7、比較器CMP4、或門OR依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SG2分別與減法器SUB6和減法器SUB7相連。圖12為本發(fā)明采用技術(shù)方案②時(shí)輸出電壓、電壓基準(zhǔn)值、恒定關(guān)斷時(shí)間、導(dǎo)通時(shí)間、采樣脈沖信號(hào)及驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系示意圖。具體的工作過(guò)程及原理為:圖12示出，在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻導(dǎo)通開關(guān)管，同時(shí)，電壓檢測(cè)電路VS2檢測(cè)變換器輸出電壓\，將基準(zhǔn)電壓Vref與輸出電壓\相減，其結(jié)果乘以系數(shù)K3,得到信號(hào)y3 = K3 (Vref-V0)，作為加法器ADD4的一個(gè)輸入。將恒定關(guān)斷時(shí)間Ttw乘以系數(shù)K4，得到信號(hào)Y4=K4Ttw，作為加法器ADD4的另一個(gè)輸入。加法器ADD4的輸出為總的可變導(dǎo)通時(shí)間tm，即tm=y3+y4。根據(jù)總的可變導(dǎo)通時(shí)間，設(shè)置系數(shù)K5和常數(shù)C1，將其分解成兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間U=K5^Cptml=tm-tm2。根據(jù)兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間tml、ton2和一個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間Ttw，控制鋸齒波產(chǎn)生器SG2的頻率，產(chǎn)生頻率可變的鋸齒波Vsaw,再將鋸齒波Vsaw與一個(gè)很小的常數(shù)進(jìn)行比較，產(chǎn)生采樣脈沖信號(hào)，用于確定開關(guān)周期和采樣輸出電壓。在脈沖調(diào)制器PM2中，將鋸齒波Vsaw、恒定關(guān)斷時(shí)間Ttw、導(dǎo)通時(shí)間tml進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生導(dǎo)通、恒定關(guān)斷、導(dǎo)通的控制脈沖信號(hào)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路DR2，控制變換器開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。實(shí)施例二圖13示出，本例控制的變換器TD為單管正激變換器，開關(guān)管S的控制裝置采用CFT2。同樣通過(guò)仿真證明，采用本發(fā)明的單管正激變換器輸出電壓穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)精度高，負(fù)載瞬態(tài)性能好。本發(fā)明方法除可用于以上實(shí)施例中的開關(guān)變換器外，也可用于Buck2變換器、雙管正激變換器、Cuk變換器、Zeta變換器、推挽變換器、推挽正激變換器、半橋變換器、全橋變換器等多種電 路拓?fù)洹?br> 權(quán)利要求
1.一種開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法，其特征在于:在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻檢測(cè)輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)K，得到信號(hào)I ;預(yù)設(shè)一個(gè)或兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間T1, T2，并將關(guān)斷時(shí)間相加，再乘以系數(shù)K’，得到信號(hào)y’ ；將信號(hào)y和信號(hào)y’相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間，采用恒定關(guān)斷時(shí)間和可變導(dǎo)通時(shí)間組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法，其特征在于:在任意一個(gè)采樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻關(guān)斷開關(guān)管，同時(shí)檢測(cè)輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)K1，得到信號(hào)yi ;預(yù)設(shè)兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間，并將兩者相加，再乘以系數(shù)K2，得到信號(hào)y2 ;將信號(hào)yi和信號(hào)72相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間；根據(jù)兩個(gè)恒定的關(guān)斷時(shí)間和一個(gè)可變的導(dǎo)通時(shí)間，每個(gè)周期依次采用恒定關(guān)斷、導(dǎo)通、恒定關(guān)斷組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法，其特征在于:在任意一個(gè)米樣脈沖信號(hào)的開始時(shí)刻導(dǎo)通開關(guān)管，同時(shí)檢測(cè)輸出電壓，將電壓基準(zhǔn)值和輸出電壓值相減，并乘以系數(shù)κ3，得到信號(hào)y3 ;預(yù)設(shè)一個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間，并乘以系數(shù)K4,得到信號(hào)y4;將信號(hào)y3和信號(hào)y4相加之后，生成可變導(dǎo)通時(shí)間，再將其分解成兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間；根據(jù)一個(gè)恒定的關(guān)斷時(shí)間和兩個(gè)導(dǎo)通時(shí)間，每個(gè)周期依次采用導(dǎo)通、恒定關(guān)斷、導(dǎo)通組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2或3所述的開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法的裝置，其特征在于:由電壓檢測(cè)電路VS、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG、鋸齒波產(chǎn)生器SG、脈沖調(diào)制器PM以及驅(qū)動(dòng)電路DR組成；所述的電壓檢測(cè)電路VS、導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG、鋸齒波產(chǎn)生器SG、脈沖調(diào)制器PM、驅(qū)動(dòng)電路DR依次相連；鋸齒波產(chǎn)生器SG與電壓檢測(cè)電路VS相連；導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG與脈沖調(diào)制器PM相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG由減法器SUB1、乘法器MUl、乘法器MU2、加法器ADDl以及加法器ADD2組成；減法器SUBl、乘法器MUl、加法器ADDl依次相連；加法器ADD2、乘法器MU2、加法器ADDl依次相連；電壓基準(zhǔn)值VMf和輸出電壓值分別輸入到減法器SUBl的正端和負(fù)端；減法器SUBl的輸出和系數(shù)K1作為乘法器MUl的輸入；兩個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間作為加法器ADD2的輸入；加法器ADD2的輸出和系數(shù)K2作為乘法器MU2的輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:脈沖調(diào)制器PM由加法器ADD3、減法器SUB2、減法器SUB3、比較器CMPl、比較器CMP2以及與門AG組成；加法器ADD3、減法器SUB2、比較器CMP1、與門AG依次相連；減法器SUB3、比較器CMP2、與門AG依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SG分別與減法器SUB2和減法器SUB3相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器ONG由減法器SUB4、減法器SUB5、乘法器MU3、乘法器MU4、乘法器MU5、加法器ADD4以及加法器ADD5組成；減法器SUB4、乘法器MU3、加法器ADD4、乘法器MU5、加法器ADD5、減法器SUB5依次相連；乘法器MU4、加法器ADD4、減法器SUB5依次相連；電壓基準(zhǔn)值VMf和輸出電壓值分別輸入到減法器SUB4的正端和負(fù)端； 減法器SUB4的輸出和系數(shù)K3作為乘法器MU3的輸入；恒定關(guān)斷時(shí)間和系數(shù)K4作為乘法器MU4的輸入；加法器ADD4的輸出和系數(shù)K5作為乘法器MU5的輸入；乘法器MU5的輸出和常數(shù)C1作為加法器ADD5的輸入；加法器ADD4和加法器ADD5的輸出分別輸入到減法器SUB5的正端和負(fù)端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:脈沖調(diào)制器PM由加法器ADD6、減法器SUB6、減法器SUB7、比較器CMP3、比較器CMP4以及或門OR組成；加法器ADD6、減法器SUB6、比較器CMP3、或門OR依次相連；減法器SUB7、比較器CMP4、或門OR依次相連；外部鋸齒波產(chǎn)生器SG分別與減法器SUB6和減法器SUB7相連。
9.如權(quán)利要求4所述的裝置，所述開關(guān)變換器為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、推挽正激變換器、半橋變換器和全橋變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換 器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)變換器雙緣恒定關(guān)斷時(shí)間調(diào)制電壓型控制方法及其裝置，根據(jù)輸出電壓與電壓基準(zhǔn)值的關(guān)系，采用恒定關(guān)斷、導(dǎo)通、恒定關(guān)斷組成的控制時(shí)序，或?qū)?、恒定關(guān)斷、導(dǎo)通組成的控制時(shí)序，控制開關(guān)變換器開關(guān)管的關(guān)斷與導(dǎo)通。本發(fā)明可用于控制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、推挽正激變換器、半橋變換器和全橋變換器等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)變換器，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，控制簡(jiǎn)單，瞬態(tài)響應(yīng)速度快，穩(wěn)壓精度高。
文檔編號(hào)H02M1/08GK103078475SQ20131000518
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者周國(guó)華, 金艷艷, 楊平, 許建平, 張斐 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)