专利名称：一种开关电源的控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源，更具体地说，涉及一种开关电源的控制方法和装置。
背景技术：
开关电源是一种电压转换电路，主要用于升压和降压，并广泛应用于现代电子产 品中。开关电源一般包括主电路和控制电路。其中控制电路采样主电路信号，采用某种控 制方法及装置，转换成控制信号，控制主电路的运行。现有技术的开关电源控制电路一般如图1和图2所示。图1是现有技术的开关电 源控制电路原理图；其采用的控制方法是将输出电压基准与输出电压采样信号之差经电压 补偿器生成第一采样信号基准；第一采样信号基准与第一采样信号的差经过第一采样信号 补偿器生成占空比；占空比经过信号发生器生成控制主电路开关的控制信号。图2是现有技术的AC/DC开关电源控制电路原理图。其与图1示出的开关电源控 制电路原理基本相同。其区别在于，将输出电压基准与输出电压采样信号之差经电压补偿 器生成电压补偿信号；经乘法器，电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入电压有 效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。上述控制方法的缺陷在于，当源跳变时，电压补偿器调节速度较慢，导致第一采样 信号基准在源跳变时偏大或偏小，需要较长时间才能达到新的稳定值。在达到新的稳定值 之前，由于其偏大或偏小，导致输入功率过大或过小，从而导致输出电压上冲或下跌。上述AC/DC开关电源的控制方法的缺陷在于，由于输入电压有效值采样信号一般 是基于输入电压采样信号的一个或几个周期(最少1/4周期)时间生成的。当源跳变时， 输入电压有效值采样信号几乎保持不变或变化速度较慢，同时电压补偿器调节速度较慢， 导致第一采样信号基准在源跳变时偏大或偏小，需要较长时间才能达到新的稳定值。在达 到新的稳定值之前，由于其偏大或偏小，导致输入功率过大或过小，从而导致输出电压上冲 或下跌。对于输出电压上冲或下跌，在现有技术中一般普遍采用的方法是检测输出电压， 当上冲或下跌到一定值时，采用某种控制方法，(采用另一套参数的电压补偿器，直接对第 一采样信号基准进行处理，或直接对占空比进行处理)，从而控制输出电压上冲或下跌在一 定的范围内，但是此时输出电压已经上冲或下跌到一定值了，其输出电压和输入电压变化 如图3所示。因此，需要一种能够保证在源突变的时候，能够迅速作出反映，并控制输出电压保 持不变的开关电源控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够保证在 源突变的时候，能够迅速作出反映，并控制输出电压保持不变的开关电源控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种开关电源的控制方法，包括构造一种开关电源的控制方法，包括a.获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采样信号的差值 生成电压补偿信号；b.获取输入电压采样信号，并将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除 以生成第一采样信号基准；c.获取第一采样信号，并基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生 成占空比；d.基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。在本发明所述的开关电源的控制方法中，当主电路为AC/DC电路时，所述步骤b包 括bl、获取输入电压采样信号，并基于所述输入电压采样信号生成输入电压实时有 效值采样信号；b2、基于所述输入电压采样信号、输入电压实时有效值采样信号、和所述电压补偿 信号生成第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述步骤bl包括b 11、获取输入电压采样信号，并基于所述输入电压采样信号生成输入电压相位采 样信号；bl2、将所述输入电压相位采样信号取正弦，再和相乘生成单位正弦波信号；再 将所述的输入电压采样信号和单位正弦波信号相除生成输入电压实时有效值采样信号；在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述步骤b2包括b21、将所述电压补偿信号与所述输入电压采样信号相乘，再与所述输入电压实时 有效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。在本发明所述的开关电源的控制方法中，在所述步骤bl2中，当所述输入电压采 样信号或单位正弦波信号为零时刻及一段或几段时间范围内，输入电压实时有效值采样信 号保持不变。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述第一采样信号包括电流采样信号或 功率采样信号；所述电流采样信号包括输入电流采样信号、输出电流采样信号或负载电流 采样信号；所述功率采样信号包括输入功率采样信号、输出功率采样信号或负载功率采样 信号。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述控制方法在一段或几段源范围内采用。在本发明所述的开关电源的控制方法中，所述控制方法在源跳变时及跳变后一段 或几段时间范围内采用。构造一种开关电源的控制装置，包括采样电路，用于获取输出电压采样信号、第一采样信号、输入电压采样信号；电压补偿器，用于基于输出电压基准与输出电压采样信号的差值生成电压补偿信 号；除法器，用于将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样
信号基准；
第一采样信号补偿器，用于基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差 生成占空比；信号发生器，用于基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。在本发明所述的一种开关电源的控制装置中，当主电路为AC/DC电路时，所述控 制装置还包括实时有效值发生器，用于基于输入电压采样信号生成输入电压实时有效值采样信 号乘法器，用于基于所述输入电压采样信号、输入电压实时有效值采样信号、和所述 电压补偿信号生成第一采样信号基准。实施本发明的一种开关电源的控制方法和装置，具有以下有益效果当源跳变时，电压补偿器无需调节，就能使第一采样信号基准在负载跳变时，实时 达到新的稳定值，输入功率等于输出功率，因此输出电压保持不变。当主电路是AC/DC电路时，当源跳变时，输入电压实时有效值采样信号实时达到 源跳变后的输入电压采样信号的有效值，电压补偿器无需调节，就能使第一采样信号基准 在负载跳变时，实时达到新的稳定值，输入功率等于输出功率，因此输出电压保持不变。此外，本发明提供了一种从源头上解决源跳变时，输出电压产生变化的问题。在本 技术领域，技术人员往往只是在检测输出电压，当上冲或下跌到一定值时，采用某种控制方 法进行处理，而没有考虑到从源头上解决问题。因此，本发明提供了一种解决这一技术问题 的新的思路。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术的开关电源控制电路原理图；图2是现有技术的AC/DC开关电源控制电路原理图；图3是采用现有技术的AC/DC开关电源控制电路的源跳变仿真波形图；图4是本发明的开关电源的控制方法的流程图；图5是本发明的开关电源控制电路原理图；图6是本发明的AC/DC开关电源控制电路原理图；图7是采用本发明的AC/DC开关电源控制电路的源跳变仿真波形图。
具体实施例方式如图4所示，本发明的开关电源的控制方法包括S1获取输出电压采样信号，并基 于输出电压基准与所述输出电压采样信号的差值生成电压补偿信号；S2获取输入电压采 样信号，并将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样信号基准; S3获取第一采样信号，并基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成占空 比；S4基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。在步骤S1中，可采用采样电路获取输出电压采样信号，并使用电压补偿器基于输 出电压基准与输出电压采样信号的差值生成电压补偿信号。在步骤S2中，可采用采样电路获取输入电压采样信号，并使用除法器将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样信号基准。在步骤S3中，可采用采样电路获取第一采样信号，并使用第一采样信号补偿器基 于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成占空比。在本发明的一个实施例中，该第一采样信号是输入功率采样信号、输出功率采样 信号、负载功率采样信号、输入电流采样信号、输出电流采样信号、或负载电流采样信号。在步骤S4中，可使用信号发生器基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。当主电路为AC/DC电路时，步骤S2还可改为获取输入电压采样信号，并基于所述 输入电压采样信号生成输入电压实时有效值采样信号；基于所述输入电压采样信号、输入 电压实时有效值采样信号、和所述电压补偿信号生成第一采样信号基准。其中功率采样信号可通过将电流采样信号与电压采样信号相乘来获得，或通过某 种控制方法或装置来获得。在本发明的一个实施例中，基于输入电压采样信号生成输入电压相位采样信号； 将输入电压相位采样信号取正弦，再和v^相乘生成单位正弦波信号；再将输入电压采样信 号和单位正弦波信号相除生成输入电压实时有效值采样信号。在本发明的又一实施例中，将电压补偿信号与输入电压采样信号相乘，再与输入 电压实时有效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。在本发明的又一实施例中，当输入电压采样信号或单位正弦波信号为零时刻及一 段或几段时间范围内，输入电压实时有效值采样信号保持不变。在本发明的又一实施例中，基于输入电压采样信号检测过零时间点、当前时间点、 频率(或周期)，并将当前时间点与过零时间点的差与频率相乘(或与周期相除)，再与2 倍的圆周率相乘生成输入电压相位采样信号。在本发明的又一实施例中，在一段或几段源范围内采用所述的开关电源的控制方 法。该源范围可以从最低启动电压到最高允许电压设置、或从任意电压到任意电压设置。本 领域技术人员了解并熟悉这种设置。在本发明的又一实施例中，在源跳变时及跳变后一段或几段时间范围内采用所述 的开关电源的控制方法。该时间范围可以任意设置。本领域技术人员了解并熟悉这种设置。当源跳变时，由于采用本发明所述的方法，则电压补偿器无需调节，就能使第一采 样信号基准在负载跳变时，实时达到新的稳定值，输入功率等于输出功率，因此输出电压保 持不变。本发明还公开了一种开关电源的控制装置，包括采样电路，用于获取输出电压采 样信号、第一采样信号、输入电压采样信号；电压补偿器，用于基于输出电压基准与输出电 压采样信号的差值生成电压补偿信号；除法器，用于将所述电压补偿信号和所述输入电压 采样信号相除以生成第一采样信号基准；第一采样信号补偿器，用于基于所述第一采样信 号基准与所述第一采样信号之差生成占空比；信号发生器，用于基于所述占空比生成主电 路开关的控制信号。图5是本发明的开关电源控制电路原理图。其采用的控制方法是将输出电压基准 与输出电压采样信号之差经电压补偿器生成电压补偿信号；将电压补偿信号和输入电压采 样信号相除以生成第一采样信号基准；第一采样信号基准与第一采样信号的差经过第一采 样信号补偿器生成占空比；占空比经过信号发生器生成控制主电路开关的控制信号。
图6是本发明的AC/DC开关电源控制电路原理图。其与图5示出的开关电源控制 电路原理基本相同。其区别在于，将输入电压采样信号经实时有效值发生器生成输入电压 实时有效值采样信号；将输入电压采样信号、输入电压实时有效值采样信号、和电压补偿信 号经乘法器生成第一采样信号基准。这一处理方法已在现有技术中充分公开了。当源跳变时，由于采用本发明所述的装置，则电压补偿器无需调节，就能使第一采 样信号基准实时达到新的稳定值，输入功率等于输出功率，因此输出电压保持不变，如图7 示出的AC/DC电路的源跳变仿真波形图。本发明的一个实施例提供了一种机器可读存储器，其上存储有计算机程序。该程 序至少包含一段代码，所述至少一段代码由机器执行使得该机器能够执行本申请中所述的 方法步骤。因此，本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一 个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分 散方式实现。任何可以实现方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结 合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使 其按方法运行。虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离 本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所 公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
权利要求
一种开关电源的控制方法，其特征在于，包括a.获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采样信号的差值生成电压补偿信号；b.获取输入电压采样信号，并将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样信号基准；c.获取第一采样信号，并基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成占空比；d.基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。
2.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，当主电路为AC/DC电路 时，所述步骤b包括bl、获取输入电压采样信号，并基于所述输入电压采样信号生成输入电压实时有效值 采样信号；b2、基于所述输入电压采样信号、输入电压实时有效值采样信号、和所述电压补偿信号 生成第一采样信号基准。
3.根据权利要求2所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述步骤bl包括b 11、获取输入电压采样信号，并基于所述输入电压采样信号生成输入电压相位采样信号；bl2、将所述输入电压相位采样信号取正弦，再和^相乘生成单位正弦波信号；再将所 述的输入电压采样信号和单位正弦波信号相除生成输入电压实时有效值采样信号。
4.根据权利要求2所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述步骤b2包括 b21、将所述电压补偿信号与所述输入电压采样信号相乘，再与所述输入电压实时有效值采样信号的平方相除以生成第一采样信号基准。
5.根据权利要求3所述的开关电源的控制方法，其特征在于，在所述步骤bl2中，当所 述输入电压采样信号或单位正弦波信号为零时刻及一段或几段时间范围内，输入电压实时 有效值采样信号保持不变。
6.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述第一采样信号包括 电流采样信号或功率采样信号；所述电流采样信号包括输入电流采样信号、输出电流采样 信号或负载电流采样信号；所述功率采样信号包括输入功率采样信号、输出功率采样信号 或负载功率采样信号。
7.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述控制方法在一段或 几段源范围内采用。
8.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，所述控制方法在源跳变 时及跳变后一段或几段时间范围内采用。
9.一种开关电源的控制装置，其特征在于，包括采样电路，用于获取输出电压采样信号、第一采样信号、输入电压采样信号； 电压补偿器，用于基于输出电压基准与输出电压采样信号的差值生成电压补偿信号； 除法器，用于将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样信号 基准；第一采样信号补偿器，用于基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成占空比；信号发生器，用于基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。
10.根据权利要求9所述的一种开关电源的控制装置，其特征在于，当主电路为AC/DC 电路时，所述控制装置还包括实时有效值发生器，用于基于输入电压采样信号生成输入电压实时有效值采样信号 乘法器，用于基于所述输入电压采样信号、输入电压实时有效值采样信号、和所述电压 补偿信号生成第一采样信号基准。
全文摘要
本发明涉及一种开关电源的控制方法和装置，所述方法包括a.获取输出电压采样信号，并基于输出电压基准与所述输出电压采样信号的差值生成电压补偿信号；b.获取输入电压采样信号，并将所述电压补偿信号和所述输入电压采样信号相除以生成第一采样信号基准；c.获取第一采样信号，并基于所述第一采样信号基准与所述第一采样信号之差生成占空比；d.基于所述占空比生成主电路开关的控制信号。实施本发明的一种开关电源的控制方法和装置，当源跳变时，电压补偿器无需调节，就能使第一采样信号基准实时达到新的稳定值，因此输入功率等于输出功率，输出电压保持不变。
文档编号H02M7/02GK101877544SQ200910139329
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者姜轶峰 申请人:艾默生网络能源系统北美公司