则依照之前的原则将模式选择det_mode置于能量合适的模式。
[0015]本发明的优点及显著效果:本发明在系统中添加了一个额外的load_analysis (负载分析)模块，负载分析模块的主要功能是通过检测负载电压是否有大范围的变化以及输出电压的变化趋势，从而选择切换到合适的工作模式，这样可以极大地改善变换器的动态性能。
[0016]本发明控制系统通过辅助绕组间接采样输出电压，采样电压经过模式转换后得到一个数字值Vref，通过对Vref当前时刻值Vref (η)和上一时刻值Vref (η_1)的差值Λ Vref的分析来避免电压出现过大的下冲，其次记录最近三次模式切换时的Vref值，即Vrefl、Vref2和Vref3，通过对它们的比较可以判断出负载在各个模式下能量是过多、过小还是合适，从而提前选择负载合适的模式，避免模式之间来回切换引起的振荡。仿真结果表明经过优化之后系统轻载到重载直接跳变过冲下降945%，响应时间减少440%。系统重载到轻载跳变相应的过冲没有变化，但是瞬态响应时间减小了 60%。可见本发明可以有效的提高数字多模式反激变换起器的动态响应性能，而且本发明并没有过多占用新的资源，它仍然是通过对采样电压值的分析来判断负载情况，并对不同工作模式设置来不同的参数，如阈值Δ Vref_th，可以进一步减小电压纹波、降低EMI和提高系统的效率。此外使用数字方法来实现逻辑关系和算法，节省了芯片面积，更利于集成。综上，本发明不仅拥有多模式控制效率尤其是轻载效率高的优点，同时极大的改善了系统的动态性能，提升了系统的稳定性，而且可实施性非常高，便于推广使用。
【附图说明】
[0017]图1传统多模式控制数字原边反激变换器框图；
[0018]图2现有技术采用的多种模式；
[0019]图3传统多模式控制下0.0lA切换到IA ；
[0020]图4传统多模式控制下IA切换到0.0lA ；
[0021]图5本发明的负载分析模块框图；
[0022]图6负载分析模块中模块判断模式的模式切换示意图；
[0023]图7本发明采用的改善动态性能的多模式控制数字原边反激变换器框图；
[0024]图8本发明多模式控制模块模式切换示意图；
[0025]图9本发明负载分析模块控制流程图；
[0026]图10本发明多模式控制下0.0lA切换到IA ；
[0027]图11本发明多模式控制下IA切换到0.025A。
【具体实施方式】
[0028]图1是传统多模式控制数字原边反激变换器的框图，它主要包括原边Np，副边Ns和辅助边Na。交流电从原边输入，原边主要包括整流桥，RCD网络，输入电容和开关管等；副边作为系统输出，包括输出电容和整流二极管；辅助边用于反馈信号，副边输出电压与辅助边电压成一次函数关系，副边电压经过分压网络Rl和R2分压后作为反馈信号输入多模式控制模块。多模式控制模块中包括波形分析模块、PI补偿模块、模式选择模块和参数设置模块。波形分析模块主要用于分析辅助绕组通过分压电阻采样过来的输出电压反馈信号；PI补偿模块主要功能是判断当前输出是否达到预期值，如果没有达到预期值对当前输出进行补偿使输出达到预期值；模式选择模块主要根据PI模块输出的补偿值和当前的工作模式判断下一时刻最合适的工作模式；参数设置模块根据当前工作模式和PI模块的补偿值设置下一个时刻工作模式对应的参数。反馈电压经过比较器后输入波形分析模块，通过模数转换器得到反馈电压的数字参考电压(Vref)，并输入到PI补偿模块，PI补偿模块给出峰值电压补偿值(Vpeak_pi)然后将其输入到模式选择模块和参数设置模块，模式选择模块根据当前工作模式和Vpeak_pi给出下一个时刻最合适的工作模式并输入到参数设置模块，由参数设置模块给出下一个时刻工作模式下所对应的控制参数峰值电流CS和周期Ts，然后经过RS触发器和驱动模块产生PffM波形，控制原边开关管的栅极，实现多模式动态数字控制。
[0029]图2是现有技术采用的多种控制模式，相比传统的模拟控制多模式方案，我们多采用了三个模式，分别是DPWM、DPFM及DDPWM。增加DPffM模式的目的是为了避免音频噪声。当负载电流下降时，如果此时任然工作于PFM模式下，则工作频率Fsw将相应的降低，当降到音频范围内之后，由于此时的负载电流相对来说还是很大。电流流过变压器时会产生人儿可以听到的噪声。这在消费电子产品中显然是不可以接受的。因此在控制模式中增加了DPffM模式，该模式工作在20KHz频率上，当负载电流降到足够小之后再将模式切换到DPFM模式。此时再进入音频范围之后，由于负载电流比较小，流过变压器的电流也相应的比较的小，因此不会产生音频噪声。
[0030]图3为传统控制方法中负载由0.0lA跳变到IA时的仿真图，可以看出输出电压向下的下冲为2.51v，而瞬态的响应时间则为8.0ms。由轻载向重载切换时，由于轻载时的电流很小，负载处于的能量状态很低，而重载的能量状态很高，此时负载突然的跳变，输出电压会突然的下降然后再上升。在消费电子系统方案中，如此长时间的欠压，会导致系统控制系统因为欠压而出现混乱。
[0031]图4为传统控制方法中负载由IA切换到0.025A状态时的仿真图，系统过冲量只有0.2v，但是瞬态响应时间却达到了 16ms。在重载向轻载跳变的过程中，由于重载时的电流很大，负载处于的能量状态很高，而轻载的能量状态很低，此时负载突然的跳变，跳变之后出现第一次过冲之后仍会出现第二个过冲，由此导致系统瞬态响应时间相应的增加。
[0032]图5为本发明的负载分析模块的具体框图。负载分析模块包括寄存器、减法器、比较器、数据选择器、模式赋值模块、模式变换检测模块和模式判断模块，Dl和D2两个寄存器分别用来存储当前时刻的Vref值，即Vref (η)和上一个时刻的Vref值，即Vref (η_1)，Vref (η)和Vref (η_1)输入到减法器里得到两次采样的输出电压差值Λ Vref并通过比较器与阈值Λ Vref_th比较，数据选择器用来选择不同工作模式下的阈值Λ Vref_th，Δ Vref_th的确定方法为对应工作模式下保证输出电压不会出现大过冲时采样电压变化的最大值；为了提高动态性能，提前判断负载最合适的工作模式，用D3，D4，和D5三个寄存器存储最近三次模式发生变化时的Vref值，即Vrefl、Vref2和Vref3，将它们输入到模式判断模块，通过模式判断模块内的比较器确定它们之间的大小关系，这些比较得到的数据可以用来判断当前负载工作下最合适的模式，并通过模式赋值模块给出对应的模式选择detjnode到多模式控制模块里的模式选择模块。
[0033]图6为模式判断模块如何提前判断负载合适的模式并避免模式间来回切换的说明图。我们采取的方法是记录模式切换时的Vref值并进行比较来判断。当模式work_modeO切换到下一个模式work_model时记录下这时候的优化后多模式控制器框图输出电压值Vrefl，当离开这个模式切换到work_mode2时记录下这时候的输出电压值Vref2.如果Vref2大于Vrefl，则表示当前的模式对于负载能量偏高，不是适合的模式。同样的方式能够记录下Vref3.如果Vref3小于Vref2，则work_mode3的能量肯定是偏低的。那么，work_mode2就是合适的模式。当电压再work_mode3中下降到合适的值之后设置det_mode的值work_mode2，为让系统回到work_mo de 2。此时系统可以稳定的工作于work_mo de 2，而不会work_mode2和work_mode3之间来回的切换。
[0034]图7为本发明采用的改善动态性能的多模式控制数字原边反激变换器框图。框图主要包括反馈信号采样模块、多模式控制模块和PWM波形产生模块；反馈信号采样模块的输入端连接辅助绕组分压网络的反馈输出，反馈信号采样模块连接多模式控制模块，多模式控制模块连接PWM波形产生模块。PffM波形产生模块的输出连接到变换器主开关管的栅极。通过这些模块实现了对系统开关的多模式动态数字控制。反馈信号采样模块包括辅助绕组Na，分压电阻网络Rl和R2，变压器在副边绕组上Ns的电压与辅助绕组Na上的电压成匝比关系，辅助绕组上的电压经过分压电阻网络后与副边输出成一定的线性关系，所以可以作为反馈信号输入到多模式控制模块和负载分析模块，供多模式控制模块和负载分析模块分析。PWM波形产生模块内部包含一个RS触发器和一个驱动模块，PWM波形产生模块会据多模式控制模块和负载分析模块给出的控制信号，决定RS触发器何时输出“I”以及“O”，驱动模块的作用则是提供大电流以驱动外围MOS管。
[0035]多模式控制模块包括波形分析模块、PI补偿模块、负载分析模块、模式选择模块和参数设置模块，其中波形分析模块、PI补偿模块、模式选择模块和参数设置模块是现有技术已有的，负载分析模块是本发明添加的。辅助绕组通过分压电阻采样的输出电压反馈信号通过四个比较器后输入到波形分析模块，波形分析模块通过模数转换器得到数字参考电压(Vref)，并分别输入到负载分析模块和PI补偿模块，PI补偿模块给出峰值电压补偿值