一种适用于原边反馈反激变换器的跳脉冲模式psm控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数字开关电源领域，尤其涉及一种适用于原边反馈反激变换器的跳脉 冲模式PSM控制方法，该方法可以提高原边反馈反激变换器的轻载效率。
【背景技术】
[0002] 随着便携式电子产品的日益发展和广泛应用，隔离式AC-DC反激开关电源转换器 因其电路结构简单、能够高效地提供多路直流输出、且实现了从输入到输出的完全隔离、也 不需要输出滤波电感、体积小、功率密度大、制造成本低，从而在电源适配器中占有很大的 市场。
[0003] 传统的反激式AC-DC开关转换器采用副边反馈，也就是利用光耦合器来实现输出 电压的反馈和电气隔离。但是光耦合器的电流传输比会随着温度的变化会呈非线性变化， 从而影响到输出电压采样的精度。而原边反馈控制方案直接从原边绕组或辅助绕组上采样 得到精确的输出电压信号，不仅避免了使用光耦合器又可以带来高集成度、低成本、低功耗 等优点，因此原边反馈技术得到越来越广泛的应用。
[0004] 在世界能源日益紧缺的今天，节能减排已经成为发展的主流趋势，世界能源标准 的要求也在一步步提高，不仅规定了转换器在25 %、50 %、75 %、100 %负载条件下的最低平 均效率值，还规定了不同功率级电源的待机功耗值，并且，电子产品在大部分时间内都工作 在轻载或待机条件下，因此，提高轻载效率和减小待机功耗势在必行。
[0005] 副边反馈AC-DC开关电源转换器在轻载时通常会采用PSM或BURST控制模式通过 关断一部分开关周期来提高轻载效率，该方法电路结构简单，但在传统的控制方案中无法 应用于原边反馈结构中，因为一旦关断一个开关周期后副边绕组上的电压会一直衰减振荡 以致无法再检测正确的反馈数字信号。而原边反馈AC-DC开关电源转换器在轻载时只 能使用脉冲频率调制模式（PFM)，该方法的效率在轻载时较PSM或BURST模式要低，而且有 频率变化范围很大不利于后级滤波、电路结构复杂、EMI性能较差的缺点。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种适用于原边反馈反激变换器的跳脉冲模 式PSM控制方法，采用如下技术方案：一种适用于原边反馈反激变换器的跳脉冲模式PSM控 制方法，其特征在于，基于包括采样电路、误差比较模块、峰值电流控制模块、跳周期控制模 块、跳周期计数模块和DPWM模块构成的环路控制系统，在轻载条件下，该环路控制系统通 过采样电路采样辅助绕组上的膝电压值V knee进入误差比较模块，经过AD转换器转换为数字 信号VFB后与参考电压V KEF进行比较，得到误差反馈信号A V FB，A VFB和此时峰值电流控制 模块输出的峰值电流信号IPK-起输入到跳周期控制模块，A VFB经过跳周期控制模块内的 四个比较器和信号产生模块的分析输出合适的跳周期信号s[n] ;IPK经过跳周期控制模块 内的占空比计算模块产生占空比大小值d[n]，s[n] -方面和d[n] -起输入到DPWM模块输 出合适的占空比信号来驱动开关MOS管的工作，另一方面s [n]还输入到跳周期计数模块， 通过波形分析器判断此时是否工作在最轻载或最重载情况下，并对最轻载和最重载情况进 行计数，经加法器输出最轻载模式计数值CountdM和最重载模式计数值Count 递到峰 值电流模块，峰值电流模块中的两个比较器和峰值电流设定模块，经过运算分析，选择下一 个周期合适的IPK以减小输出电压纹波，然后再次对辅助绕组上的膝电压进行采样，并重复 上述过程从而形成循环，来控制数字电源的稳压输出。
[0007] 所说误差比较模块包括AD转换器和一个比较器，采样电路采样辅助绕组上的电 压Vaux，定义当原边反馈反激变换器的副边电流下降为零时，对应辅助绕组上的电压值V aux 就叫做膝电压，误差比较模块的输入为膝电压，经过AD转换器转换为数字信号VFB 后，传递到比较器的正端，比较器的负端连接数字参考信号VKEF，比较器的输出是误差反馈 信号A VFB。
[0008] 所说峰值电流控制模块包括两个比较器compl和comp2以及峰值电流设定模 块，由跳周期计数模块中加法器输出的最重载模式计数值C〇untim和最轻载模式计数值 Couni^分别输入到比较器compl和comp2的正向端，比较器compl和comp2的负向端分别 是两个参考数值乂和M 2，比较器compl和comp2分别输出的A和B值以及上一周期的峰值 电流值IPK[n]进入到峰值电流设定模块，经过运算后输出下一周期的峰值电流值I PK[n+l]; 峰值电流设定模块在IPK[n] = IPK[kj^状态下，如检测到连续多Mi个工作状态在最重载 Countmi> Mi，即A = 1时，下个周期的峰值电流应该跳至IPK[n+l] = IPK[k+1];如检测到连 续彡M2个工作状态在最轻载Count M 2，即B = 1时，下个周期的峰值电流应该跳至 IPK[n+l]= IpK[k-1]; 否则仍保持不变IPK[n+l]= IpK[k]。
[0009] 所说跳周期控制模块包括四个比较器comp3、comp4、comp5和comp6以及信号产生 模块，误差比较模块输出的误差反馈信号AV FB*别连接到四个比较器C〇mp3、C〇mp4、C〇mp5 和comp6的负向端，四个比较器comp3、comp4、comp5和comp6的正向端分别连接四个参考 误差信号值AVI、AV2、AV3和AV4,八￥1〈八￥2〈0〈八￥3〈八￥4，四个比较器(：〇1即3、(3〇1即4、 comp5和comp6的输出值C、D、E、F传输到信号产生模块，信号产生模块经过分析后输出跳 周期控制模块的第一输出值跳周期信号s [n];峰值电流信号1^输入到占空比计算模块，经 过计算后输出跳周期控制模块的第二输出值占空比大小值d[n];
[0010] 信号产生模块的工作原理是：若A ￥^〈八￥1〈八￥2〈八￥3〈八料，说明此时给的占空 比控制信号还远未能满足数字电路恒压的要求，所以此时应四个开关周期M0S管全导通， 即跳周期信号s[n]在四个周期内分别为1、1、1、1 ;同理，若AV1〈A Vfb〈AV2〈AV3〈AV4， 此时跳周期信号s[n]在四个周期内分别为0、1、1、1 ;若八￥1〈八￥2〈厶￥^〈八￥3〈八料，此时 跳周期信号s[n]在四个周期内分别为0、0、1、1 ;若AV1〈AV2〈AV3〈AVFB〈AV4,此时跳周 期信号s[n]在四个周期内分别为0、0、0、1 ;
[0011] 占空比计算模块的工作原理是：在功率开关管M0S导通时，流过初级绕组的电 流IP线性增加，IP的上升斜率为：
【主权项】
1. 一种适用于原边反馈反激变换器的跳脉冲模式PSM控制方法，其特征在于，基于包 括采样电路、误差比较模块、峰值电流控制模块、跳周期控制模块、跳周期计数模块和DPWM 模块构成的环路控制系统，在轻载条件下，该环路控制系