一种适用于谐振式开关电源的间歇式控制方法与流程

本发明属于特种电源技术领域，是一种适用于谐振式开关电源的间歇式控制方法，该方法可以较好地满足宽负载变化范围(空载——满载)、满足大功率脉冲负载、满足宽电压调节范围要求，是一种简单易行的控制方法。

背景技术：

谐振式开关电源(PFM)在动态范围、效率、电磁兼容等方面有着明显的优势，深受电源设计师的青睐。常用的PFM变化器控制波形及谐振电流波形时序图见图1，A、B两路控制脉冲间隔交替送出控制电源谐振器的工作，控制脉冲宽度τ与谐振频率相对应并固定不变，误差电压通过类似压控振荡器类似的电路转变为周期T，调节周期T可以实现电源的稳压调节。该控制方式对于常规的电源负载没有问题，但在大功率脉冲负载情况下，电源环路参数难以控制，容易发生自激问题，为此本发明提出一种间歇式的控制方式，控制脉宽τ和周期T都保持不变，当负载变“轻”时，直接关断数个控制脉冲实现电压稳压，见图2控制波形及谐振电流波形时序图，间歇期间，少了几个谐振电流波形。这种间歇式的控制方法不仅能适应于高功率脉冲负载，也能适应空载—满载的变化，还能适应宽的电压调节范围，是一种经济适用简单易行的控制方法。

技术实现要素：

本发明是一种适用于谐振式开关电源的间歇式控制方法。

本发明的控制电路框图见图3。A、B两路定频定宽脉冲信号电路产生两路间隔交替输出的定频定宽脉冲信号——频率对应于电源的最大负载所需的开关频率、脉宽对应于谐振周期所需要的脉宽；由输出电压误差放大器、比较器等电路产生一间歇控制脉冲信号；间歇控制脉冲信号与A、B两路脉冲信号同时送两个间歇控制驱动器，间歇控制驱动器保证在间歇期间不送出A路或B路驱动信号、从而谐振器不工作，以此方法减低电源的输出电压；

反馈控制时序图见图2。当电源负载减轻(或其他原因)造成输出电压升高(绝对值)、取样电压大于基准电压(绝对值)时，误差放大器放大两者的差值，与固定门限比较后输出间歇控制脉冲(图2b)，间歇控制脉冲间歇关断A路、B路脉冲信号，谐振电路于是停止工作数个周期，导致输出电压下降、取样电压相应下降，当取样电压略低于基准电压(绝对值)也即输出电压降低时，比较器输出正常电平，不再有间歇控制脉冲输出，谐振电路暂时恢复常规的工作节奏。

本发明的重点是将谐振电源常规的控制方式改成了“间歇式”的控制方式，提高了电源响应速度和负载适应范围，电路调节十分方便。

附图说明

图1常用的PFM变化器控制方法波形及谐振电流波形时序图；

图2本发明控制方法反馈控制时序图；

图3本发明原理框图；

图4本发明误差放大器和比较器电路图；

图5本发明定频定宽脉冲发生器电路图；

图6本发明间歇控制驱动器电路图。

具体实施方式

在设计控制电路前应先确定谐振频率f₀和最高开关频率f_max，谐振频率f0是开关电源预先设定的，依据谐振频率再设计谐振电感和电容，最终以实际测量值为准；最高开关频率f_max是开关电源的最高输出功率所需要的开关频率，应保证f₀>2f_max。

本发明控制方法电路图参见图4，图中N1为运算放大器，N2为比较器，N3为MC33067P，N4和N6为电源模块，N5和N7为MOS驱动芯片FOD3182。

1、定频定宽脉冲发生器的设计：采用谐振控制芯片MC33067P(N3)产生A、B两路间隔交替的定频定宽脉冲，选取V6为3.6V稳压二极管。调节C8、R13值使得A、B两路脉冲宽度与谐振周期(谐振频率f₀)相符；调节R21与R23(R23为可调电阻)分压比使得N3的8脚电压逐渐上升到3.6V且刚刚不能再升高为止；调节R14、C13和R17限制最高频率，使得A、B两路脉冲频率略大于f_max；再次调节R21与R23分压比，使得A、B两路脉冲与f_max相符；

2、误差放大器的设计：如图4，N1为运算放大器，选取合适的取样电压，保证取样电压为1/3～2/3的放大器的供电电源电压；R1和R2分压产生基准电压，选取基准电压与取样电压大小基本相当；R12/R6决定了放大器放大倍数，取值10～1000；

3、比较放大器的设计如图4，N2比较器和V2三极管等组成比较放大电路，设置比较器门限近似为零，V2选用常规的开关三极管，V3选4～8V的稳压二级管，R10选0.5～5k欧姆电阻；

5、间歇控制驱动器：采用两个FOD3182(N5/N7)作为A/B两路间歇控制驱动器，控制开关电源的主开关管。驱动器接收上述脉冲发生器产生的A路或B路脉冲，在间歇控制信号的控制下输出驱动脉冲；

6、驱动电源：采用两个电源芯片N4和N6为主回路开关管的驱动电源。