一种应用于原边反馈反激变换器的数字信号采样电路及其控制方法_2

文档序号:8264442阅读:来源:国知局
电容C2、电容C3、负载&、开关管Ql、分压电阻Rl和R2、二极管D2、电流采样电阻Rsense,其中变压器有三个绕组:原边绕组Np,副边绕组Ns,辅助绕组Naux,辅助绕组和副边绕组的同名端相同,并且和原边绕组同名端相反,电阻R3、电容C3和二极管D2构成RCD电路,保证开关管Ql的安全工作。本发明设置控制模块的占空比输出端duty连接开关管Ql的栅极,控制模块的采样电压Vsense端连接分压电阻R2与的Rl的连接端,控制模块的采样电流Isense端连接电流采样电阻Rsense的非接地端。开关管Ql导通时,输入交流电压AC通过整流桥和滤波电容Cl连接到变压器的原边绕组,此时变压器原边绕组Np存储能量,开关管Ql关断后,变压器原边绕组Np停止存储能量并且把能量耦合到副边绕组Ns,耦合而来的能量通过续流二极管Dl和储能电容C2供给负载Rl消耗,在一个开关周期内,原边反馈反激变换器的输出电压稳定时,AC供给的能量和负载Rf消耗的能量应该是相等的,当原边反馈反激变换器的输出电压偏小时,下一个开关周期,控制模块会根据采样而来的Vsense和Isense信号增大开关导通的时间,使得输出电压恢复到稳定值,当原边反馈反激变换器的输出电压偏大时,下一个开关周期,控制模块会根据采样而来的Vsense和Isense信号减少开关导通的时间,使得输出电压恢复到稳定值。
[0023]参看图3,控制模块包括采样模块和数字控制核心,采样模块包括两个比较器、一个时间计算模块和一个误差信号产生电路。两个比较器I和2的正输入端口连接原边反馈反激变换器的辅助绕组采样信号,比较器I的负输入端连接固定电压Vr,比较器2的负输入端连接固定电压Vzvs,其中固定电压Vr的大小和原边反馈反激变换器的输出电压成比例关系,比例系数是由原边反馈反激变换器的系统参数决定,固定电压Vzvs是一个接近于O点位的电压。比较器I和比较器2的输出经过时间计算模块运算,应用计数器得到时间Tl和T2,其中Tl代表comp2为高电平且compl为低电平脉冲维持时间,T2代表comp2由高电平变为低电平后的第一个低电平脉冲维持时间,Tl和T2都输入到误差产生电路,误差产生电路根据时间Tl和T2的大小关系得到误差信号e (η),当Τ2 = 2*Τ1时,输出的误差信号e(n)为0,当T2〈2*T1时,输出一个正的误差信号e(n),误差信号e(n)是一个正数字量,它的大小和T2与2*T1的差有关,Τ2与2*Τ1的差越大,误差信号e (η)越大,当Τ2>2*Τ1时,输出一个负的误差信号e (η),误差信号e (η)是一个负数字量,它的大小和Τ2与2*Τ1的差有关,Τ2与2*Τ1的差越大,误差信号e (η)越小。
[0024]误差信号e(n)和采样电流输入信号Isense为数字控制核心的两个输入信号,数字控制核心是一个通用的数字负反馈控制模块,如图8所示,包括数字补偿器、比较器3和RS触发器,误差信号e (η)经过数字补偿器得到采样电流阈值Ipeak连接到比较器3的负输入端,采样电流信息Isense连接比较器3的正输入端,比较器3的输出连接RS触发器的R端,固定频率的脉冲信号SET连接RS触发器的S端,RS触发器输出占空比信号duty连接开关管Ql的栅极。输入的误差信号e (η)为O时,数字补偿器产生的Ipeak不变,占空比信号duty的占空比不变,当输入的误差信号e (η)是小于O时,数字补偿器产生的Ipeak减小,得到占空比信号duty占空比减小,当输入的误差信号e(n)为正时,数字补偿器产生的Ipeak增加,得到的占空比信号duty占空比增加。开关导通时,Isense增加,当Isense增加到和Ipeak相等时,比较器3输出一个高脉冲,使RS触发器复位,信号SET是一个固定频率的脉冲信号,接到RS触发器的S端,用来置位RS触发器,通过如图所示的负反馈调节,就可以实现输出电压的稳定。
[0025]参看图4-7,根据原边反馈反激变换器的辅助绕组采样信号波形特性,开关导通时,信号是一个很小的负电压,开关断开后,信号迅速上升到一个比较高的电压值,并且在开关断开后一段时间内,信号会产生一个衰减的振荡,然后信号会以一个很小的斜率下降,当原边反馈反激变换器的续流二极管电流下降到O时,此时称信号处于A点,信号的电压值能够准确反映原边反馈反激变换器的输出电压值并且成比例关系,比例系数和Vr与原边反馈反激变换器输出电压的比例系数相同,之后,信号会以一个固定的振荡周期衰减。通过比较器2的输出波形comp2,时间计算模块可以计算得到比较器2输出波形comp2在开关关断后第一个低电平脉冲的宽度T2,通过比较器I的输出波形compl和比较器2的输出波形comp2进行与运算,时间计算模块可以得到比较器2的输出波形和比较器I输出波形在开关关断后第一个高电平脉冲时间宽度之差Tl,如果电压Vr与原边反馈反激变换器辅助绕组采样信号相交与A点,应有T2 = 2*T1,此时说明原边反馈反激变换器的输出电压处于稳定状态,误差产生电路输出一个为O的误差信号e (η)。如果电压Vr与原边反馈反激变换器辅助绕组采样信号相交与A点之上,即Τ2〈2*Τ1,此时说明原边反馈反激变换器的输出电压处于偏小状态,此时误差产生电路产生一个正数字量的误差信号e(n),误差信号的大小根据Tl和T2的具体大小决定,如果T2比两倍的Tl小的多,那么误差信号是一个比较大的正数字量,否则误差信号可以是个比较小的正数字量。如果电压Vr与原边反馈反激变换器辅助绕组采样信号相交与A点之下,即T2>2*T1,此时说明原边反馈反激变换器的输出电压处于偏大状态,此时误差产生电路产生一个负数字量的误差信号,误差信号绝对值的大小根据Tl和Τ2的具体大小决定,如果Τ2比两倍的Tl大的多,那么误差信号绝对值是一个比较大的数字量,否则误差信号绝对值可以是个比较小的数字量。数字控制核心根据误差信号产生电路输入的误差信号和其它控制量来进行调节,输占空比信号,调整原边反馈反激变换器的输出电压。
[0026]参看图4,当原边反馈反激变换器输出电压稳定时,采样信号Vsense与固定电压Vr会相交于A点,A点表示此时原边反馈反激变换器续流二极管Dl电流降为O的时刻,此时Vsense的电压值和原边反馈反激变换器输出电压成比例关系,比例系数是由原边反馈反激变换器的系统参数决定,主要由副边绕组Ns与辅助绕组Naux匝数比和采样电阻Rl、R2决定。固定电压Vr和Vsense通过比较器I得到波形compl,固定电压Vzvs和Vsense相交于E和F,固定电压Vzvs和Vsense通过比较器2得到波形comp2。时间计算模块通过计算E和F两点之间的时间宽度得到时间T2,时间计算模块根据A和E之间的时间宽度得到时间Tl,时间Tl和T2输入到误差产生电路。此时T2和Tl满足关系T2 = 2*T1,误差产生电路会输出一个值为O的误差信号e (η)。
[0027]参看图5,当原边反馈反激变换器输出电压偏大时,采样信号Vsense与固定电压Vr会相交于A点之下B点,A点表示此时原边反馈反激变换器续流二极管Dl电流降为O的时刻,此时Vsense的电压值和原边反馈反激变换器输出电压成比例关系,比例系数是由原边反馈反激变换器的系统参数决定,主要由副边绕组Ns与辅助绕组Naux匝数比和采样电阻R1、R2决定。固定电压Vr和Vsense通过比较器I得到波形compl,固定电压Vzvs和Vsense相交于E和F,固定电压Vzvs和Vsense通过比较器2得到波形comp2。时间计算模块通过计算E和F两点之间的时间宽
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