專利名稱：一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流-直流變換器的控制電路，尤其是涉及一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路。
背景技術(shù)：
隨著當(dāng)前通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對于直流-直流變換器提出了以下技術(shù)要求(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(fù)載突變時，輸出電壓的瞬態(tài)過沖小。以上要求對直流-直流變換器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性都提出了較高的要求，對直流-直流變換器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(yīng)用于直流-直流變換器中。但是，傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法存在以下不足I)傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法中，必須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，這些易造成直流-直流變換器的制造成本上升，難以實現(xiàn)小型化和輕量化。2)這種控制方法在負(fù)載發(fā)生突變時，由于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(yīng)慢，降低了其動態(tài)特性，并且電壓誤差放大器的補償電路在設(shè)計和調(diào)試時較為復(fù)雜。這樣設(shè)計者在解決運算放大器的穩(wěn)定問題時，延長了設(shè)計周期，必須耗費大量的時間和人力物力。3)傳統(tǒng)型PWM電壓控制方法中調(diào)整相位補償電路是通過誤差放大器的增益和頻寬改善負(fù)載變動特性，但這種方法需要嫻熟的電源設(shè)計技術(shù)，并不容易做到。3)文獻“Steady-State and Dynamic Analysis of A Buck Converter Using aHysteretic PWM Control，， (IEEE 35th Power Electronics Specialists Conference,2004,5 :3654-3658)中提出的滯環(huán)控制電路如圖1所示，雖然其具有較好的響應(yīng)速度，但只是把輸出電壓的變化信號反饋到電容的充放電速度上，而不能及時、同步的反饋到滯環(huán)寬帶的調(diào)整上，因此在一定程度上影響了瞬態(tài)響應(yīng)特性；滯環(huán)控制方法滯環(huán)寬度為定值，這使得電路的動態(tài)響應(yīng)時間相對較長，使得負(fù)載變動情況下的響應(yīng)指標(biāo)并不理想。濾波電容的大小對于紋波影響較大，這使得濾波電容的大小不能減小很多，體積的減小受到一定限制。鑒于以上原因，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(yīng)、小型化、輕量化、低成本、高效率的技術(shù)指標(biāo)，滯環(huán)控制方法也難以滿足較高的動態(tài)響應(yīng)時間要求和不利于濾波電容的減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種控制精度高、控制電路拓?fù)浜唵?、瞬態(tài)響應(yīng)特性快、穩(wěn)態(tài)性能好的自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，用于控制直流-直流變換器的輸出電壓，所述的直流-直流變換器上連接有開關(guān)驅(qū)動器，所述的控制電路包括滯環(huán)比較器和反饋旁路，所述的反饋旁路分別連接直流-直流變換器的輸出端和滯環(huán)比較器的輸入端，所述的滯環(huán)比較器的輸出端與開關(guān)驅(qū)動器連接，所述的反饋旁路包括反饋調(diào)整電阻、電容和比例環(huán)節(jié)，所述的反饋調(diào)整電阻一端連接直流-直流變換器輸出端，另一端分別連接滯環(huán)比較器和電容，所述的電容接地，所述的比例環(huán)節(jié)分別連接直流-直流變換器輸出端和滯環(huán)比較器；直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)對反饋調(diào)整電阻后電容充電，電容的充電電壓為滯環(huán)比較器的一個輸入；直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)比例環(huán)節(jié)后與滯環(huán)比較器的參考電壓進行差分，作為滯環(huán)比較器的另一個輸入；滯環(huán)比較器根據(jù)輸入自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬，其輸出控制開關(guān)驅(qū)動器，從而控制直流-直流變換器的輸出電壓。所述的比例環(huán)節(jié)的比例系數(shù)為正數(shù)、負(fù)數(shù)或零。該控制電路還包括單刀雙擲開關(guān)，所述的單刀雙擲開關(guān)的動端與比例環(huán)節(jié)連接，單刀雙擲開關(guān)的兩個不動端分別連接和直流-直流變換器輸出端和開關(guān)驅(qū)動器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I)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；2)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?fù)浜唵危?)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；4)增加比例環(huán)節(jié)后，滯環(huán)比較器的參考輸入電壓可根據(jù)負(fù)載的變化情況自適應(yīng)地調(diào)整，負(fù)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，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(yīng)特性；6)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(fù)載變化時的高速瞬態(tài)響應(yīng)、小型、低成本、高效率的要求；7)在主電路濾波電容減小較大時仍然具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)調(diào)節(jié)特性，這對于電路體積的減小、重量的減輕以及經(jīng)濟性的提高都是至為有利的，也有利于電路的集成。


圖1為現(xiàn)有的一種滯環(huán)控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的動作原理示意圖；圖5為負(fù)載電流I0躍升一倍時的瞬態(tài)響應(yīng)曲線；圖6為負(fù)載電流I0躍降一倍時的瞬態(tài)響應(yīng)曲線；圖7為輸入電壓躍降時的瞬態(tài)響應(yīng)曲線；圖8為輸入電壓躍升時的瞬態(tài)響應(yīng)曲線；圖9為濾波電容C。= 47 ii F時的輸出電壓波形；圖10為濾波電容C。= 4. 7 ii F時的輸出電壓波形；圖11為濾波電容C。= 0. 47 ii F時的輸出電壓波形。圖中V。為本發(fā)明的輸出電壓，VtjI為現(xiàn)有滯環(huán)控制電路(圖1)下的輸出電壓。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。實施例1如圖2所示，一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，用于控制直流-直流變換器的輸出電壓，所述的直流-直流變換器上連接有開關(guān)驅(qū)動器，所述的控制電路包括滯環(huán)比較器和反饋旁路，所述的反饋旁路分別連接直流-直流變換器的輸出端和滯環(huán)比較器的輸入端，所述的滯環(huán)比較器的輸出端與開關(guān)驅(qū)動器(Drivers)連接，所述的反饋旁路包括反饋調(diào)整電阻Rf、電容C和比例環(huán)節(jié)，所述的反饋調(diào)整電阻Rf —端連接直流-直流變換器輸出端，另一端分別連接滯環(huán)比較器和電容C，所述的電容C接地，所述的比例環(huán)節(jié)分別連接直流-直流變換器輸出端和滯環(huán)比較器。直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)對反饋調(diào)整電阻后電容充電，電容的充電電壓為滯環(huán)比較器的一個輸入；直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)比例環(huán)節(jié)后與滯環(huán)比較器的參考電壓進行差分，作為滯環(huán)比較器的另一個輸入；滯環(huán)比較器根據(jù)輸入自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬，其輸出控制開關(guān)驅(qū)動器，從而控制直流-直流變換器的輸出電壓。本實施例中滯環(huán)比較器的閥值電壓Vh通過以下公式計算
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，用于控制直流-直流變換器的輸出電壓，所述的直流-直流變換器上連接有開關(guān)驅(qū)動器，所述的控制電路包括滯環(huán)比較器和反饋旁路，所述的反饋旁路分別連接直流-直流變換器的輸出端和滯環(huán)比較器的輸入端，所述的滯環(huán)比較器的輸出端與開關(guān)驅(qū)動器連接，其特征在于，所述的反饋旁路包括反饋調(diào)整電阻、電容和比例環(huán)節(jié)，所述的反饋調(diào)整電阻一端連接直流-直流變換器輸出端，另一端分別連接滯環(huán)比較器和電容，所述的電容接地，所述的比例環(huán)節(jié)分別連接直流-直流變換器輸出端和滯環(huán)比較器； 直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)對反饋調(diào)整電阻后電容充電，電容的充電電壓為滯環(huán)比較器的一個輸入；直流-直流變換器的輸出電壓經(jīng)比例環(huán)節(jié)后與滯環(huán)比較器的參考電壓進行差分，作為滯環(huán)比較器的另一個輸入；滯環(huán)比較器根據(jù)輸入自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬，其輸出控制開關(guān)驅(qū)動器，從而控制直流-直流變換器的輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，其特征在于，所述的比例環(huán)節(jié)的比例系數(shù)為正數(shù)、負(fù)數(shù)或零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，其特征在于，該控制電路還包括單刀雙擲開關(guān)，所述的單刀雙擲開關(guān)的動端與比例環(huán)節(jié)連接，單刀雙擲開關(guān)的兩個不動端分別連接和直流-直流變換器輸出端和開關(guān)驅(qū)動器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)調(diào)整環(huán)寬的快速滯環(huán)控制電路，用于控制直流-直流變換器的輸出電壓，所述的直流-直流變換器上連接有開關(guān)驅(qū)動器，所述的控制電路包括滯環(huán)比較器和反饋旁路，所述的反饋旁路分別連接直流-直流變換器的輸出端和滯環(huán)比較器的輸入端，所述的滯環(huán)比較器的輸出端與開關(guān)驅(qū)動器連接，所述的反饋旁路包括反饋調(diào)整電阻、電容和比例環(huán)節(jié)，所述的反饋調(diào)整電阻一端連接直流-直流變換器輸出端，另一端分別連接滯環(huán)比較器和電容，所述的電容接地，所述的比例環(huán)節(jié)分別連接直流-直流變換器輸出端和滯環(huán)比較器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有控制精度高、控制電路拓?fù)浜唵?、瞬態(tài)響應(yīng)特性快、穩(wěn)態(tài)性能好等優(yōu)點。
文檔編號H02M3/157GK103023327SQ20121055714
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者趙晉斌, 劉永曉, 戴劍豐 申請人:上海電力學(xué)院