一种开关电源固定频率的控制电路及控制方法与流程

文档序号:12374157阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:包括开关电源模块、采样模块和控制模块,所述开关电源模块包括开关电源、开关管S1、电感L及电阻RL,所述采样模块包括输出电压采样单元和输出电压交流量采样放大单元,所述控制模块包括谐波补偿器、H∞控制器、RS触发器、时钟信号发生器、比较器和积分放大单元,所述开关管S1的漏极与开关电源相连,所述开关管S1的源极通过电感L与电阻RL的一端相连,所述开关管S1的栅极与RS触发器的Q输出端相连,所述输出电压采样单元和输出电压交流量采样放大单元的一端分别并联在所述电阻RL的另一端,所述谐波补偿器的输出电压值与输出电压交流量采样放大单元的输出电压值和运算后与比较器的一个输入端相连,所述输出电压采样单元的另一端通过比较器和积分放大单元与H∞控制器的一端相连,所述H∞控制器另一端与比较器的另一个输入端相连,所述RS触发器的R输入端与比较器的输出端相连,所述RS触发器的S输入端与时钟信号发生器相连。

2.根据权利要求1所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述开关电源模块还包括开关管S2,所述开关管S2的漏极设置在所述开关管S1和电感L之间,所述开关管S2的源极设置在所述电阻RL的另一端,所述开关管S2的栅极与RS触发器的Q-输出端相连。

3.根据权利要求2所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述开关电源模块还包括和电阻R,所述电容C、电阻RC串联,并与电阻R并联在电阻RL和开关管S2源极之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述积分放大单元包括PI控制器和第一运算放大器,所述PI控制器一端设置在输出电压采样单元和第一运算放大器反相输入端之间,所述PI控制器另一端设置在第一运算放大器输出端和H∞控制器之间,所述第一运算放大器的同相输入端与参考电压相连。

5.根据权利要求4所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述PI控制器包括第二运算放大器、电阻R13、电阻R14、电容C7,所述第二运算放大器的正相输入端连接电阻R13,所述第二运算放大器的反相输入端接地,所述第二运算放大器的正负电源端分别接电源正负极,所述第二运算放大器的输出端与正相输入端之间设有串联的电阻R14和电容C7。

6.根据权利要求4所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述谐波补偿器包括电阻R3、电阻R4、电容C3、三极管Q1、三极管Q2、二极管D3和开关管S3,所述三极管Q1的集电极通过电阻R3接电源,所述三极管Q1的基极与三极管Q2的基极相连,所述三极管Q1的发射极通过电阻R4接地,所述三极管Q2的发射极通过电阻R5接地,所述三极管Q2的集电极输出,所述开关管S3的漏极接参考电压,所述开关管S3的源极与二极管D3的正极相连,所述开关管S3的栅极连接时钟信号,所述二极管D3的负极通过电容C3接地。

7.根据权利要求4所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述H∞控制器包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C4、电容C5、电容C6、第三运算放大器和第四运算放大器,所述第三运算放大器的正相输入端分别与电阻R12和电容C5相连,所述电阻R11、电容C4、电阻R10串联,所述电阻R12和电阻R11分别与所述比较器和积分放大单元输出端相连,所述电阻R10一端与第三运算放大器的输出端相连,所述电阻R9和电容C5串联,并设置在第三运算放大器正相输入端和输出端之间,所述第四运算放大器正相输入端通过电阻R8和第三运算放大器的输出端相连,所述第三运算放大器和第四运算放大器反相输入端接地,所述电阻R6设置在第四运算放大器正相输入端和输出端之间,所述第四运算放大器输出端与电阻R7一端相连,所述电阻R7另一端分别与整个H∞控制器输出端和电容C6相连,所述电容C6另一端接地,所述第三运算放大器和第四运算放大器的正负电源端分别接电源正负极。

8.根据权利要求4所述的开关电源固定频率的控制电路,其特征在于:所述时钟信号发生器采用时基电路LM555。

9.一种权利要求1-8任一项所述开关电源固定频率控制电路的控制方法,其特征在于包括如下步骤:

A1:对待控制开关电源的小信号建模,获取待控制开关电源的占空比到输出电压、输入电压到输出电压及输出阻抗的传递函数;

A2:建立开关电源整体模型框图,得到开关电源固定频率控制电路控制下开关电源模块的控制到输出电压、输入电压到输出电压以及输出阻抗的传递函数;

A3:利用步骤S1获取的传递函数及步骤S2中获取传递函数建立开关电源固定频率的控制模型;

A4:对开关电源固定频率的控制模型进行分析,得出H∞控制器及积分放大单元中的PI控制器的参数。

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