一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式psm控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈 沖模式PSM控制方法，該方法可以提高原邊反饋反激變換器的輕載效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著便攜式電子產(chǎn)品的日益發(fā)展和廣泛應(yīng)用，隔離式AC-DC反激開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器 因其電路結(jié)構(gòu)簡單、能夠高效地提供多路直流輸出、且實現(xiàn)了從輸入到輸出的完全隔離、也 不需要輸出濾波電感、體積小、功率密度大、制造成本低，從而在電源適配器中占有很大的 市場。
[0003] 傳統(tǒng)的反激式AC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器采用副邊反饋，也就是利用光耦合器來實現(xiàn)輸出 電壓的反饋和電氣隔離。但是光耦合器的電流傳輸比會隨著溫度的變化會呈非線性變化， 從而影響到輸出電壓采樣的精度。而原邊反饋控制方案直接從原邊繞組或輔助繞組上采樣 得到精確的輸出電壓信號，不僅避免了使用光耦合器又可以帶來高集成度、低成本、低功耗 等優(yōu)點，因此原邊反饋技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。
[0004] 在世界能源日益緊缺的今天，節(jié)能減排已經(jīng)成為發(fā)展的主流趨勢，世界能源標(biāo)準(zhǔn) 的要求也在一步步提高，不僅規(guī)定了轉(zhuǎn)換器在25 %、50 %、75 %、100 %負(fù)載條件下的最低平 均效率值，還規(guī)定了不同功率級電源的待機(jī)功耗值，并且，電子產(chǎn)品在大部分時間內(nèi)都工作 在輕載或待機(jī)條件下，因此，提高輕載效率和減小待機(jī)功耗勢在必行。
[0005] 副邊反饋AC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器在輕載時通常會采用PSM或BURST控制模式通過 關(guān)斷一部分開關(guān)周期來提高輕載效率，該方法電路結(jié)構(gòu)簡單，但在傳統(tǒng)的控制方案中無法 應(yīng)用于原邊反饋結(jié)構(gòu)中，因為一旦關(guān)斷一個開關(guān)周期后副邊繞組上的電壓會一直衰減振蕩 以致無法再檢測正確的反饋數(shù)字信號。而原邊反饋AC-DC開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器在輕載時只 能使用脈沖頻率調(diào)制模式（PFM)，該方法的效率在輕載時較PSM或BURST模式要低，而且有 頻率變化范圍很大不利于后級濾波、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、EMI性能較差的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模 式PSM控制方法，采用如下技術(shù)方案：一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式PSM控 制方法，其特征在于，基于包括采樣電路、誤差比較模塊、峰值電流控制模塊、跳周期控制模 塊、跳周期計數(shù)模塊和DPWM模塊構(gòu)成的環(huán)路控制系統(tǒng)，在輕載條件下，該環(huán)路控制系統(tǒng)通 過采樣電路采樣輔助繞組上的膝電壓值V knee進(jìn)入誤差比較模塊，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號VFB后與參考電壓V KEF進(jìn)行比較，得到誤差反饋信號A V FB，A VFB和此時峰值電流控制 模塊輸出的峰值電流信號IPK-起輸入到跳周期控制模塊，A VFB經(jīng)過跳周期控制模塊內(nèi)的 四個比較器和信號產(chǎn)生模塊的分析輸出合適的跳周期信號s[n] ;IPK經(jīng)過跳周期控制模塊 內(nèi)的占空比計算模塊產(chǎn)生占空比大小值d[n]，s[n] -方面和d[n] -起輸入到DPWM模塊輸 出合適的占空比信號來驅(qū)動開關(guān)MOS管的工作，另一方面s [n]還輸入到跳周期計數(shù)模塊， 通過波形分析器判斷此時是否工作在最輕載或最重載情況下，并對最輕載和最重載情況進(jìn) 行計數(shù)，經(jīng)加法器輸出最輕載模式計數(shù)值CountdM和最重載模式計數(shù)值Count 遞到峰 值電流模塊，峰值電流模塊中的兩個比較器和峰值電流設(shè)定模塊，經(jīng)過運算分析，選擇下一 個周期合適的IPK以減小輸出電壓紋波，然后再次對輔助繞組上的膝電壓進(jìn)行采樣，并重復(fù) 上述過程從而形成循環(huán)，來控制數(shù)字電源的穩(wěn)壓輸出。
[0007] 所說誤差比較模塊包括AD轉(zhuǎn)換器和一個比較器，采樣電路采樣輔助繞組上的電 壓Vaux，定義當(dāng)原邊反饋反激變換器的副邊電流下降為零時，對應(yīng)輔助繞組上的電壓值V aux 就叫做膝電壓，誤差比較模塊的輸入為膝電壓，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號VFB 后，傳遞到比較器的正端，比較器的負(fù)端連接數(shù)字參考信號VKEF，比較器的輸出是誤差反饋 信號A VFB。
[0008] 所說峰值電流控制模塊包括兩個比較器compl和comp2以及峰值電流設(shè)定模 塊，由跳周期計數(shù)模塊中加法器輸出的最重載模式計數(shù)值C〇untim和最輕載模式計數(shù)值 Couni^分別輸入到比較器compl和comp2的正向端，比較器compl和comp2的負(fù)向端分別 是兩個參考數(shù)值乂和M 2，比較器compl和comp2分別輸出的A和B值以及上一周期的峰值 電流值IPK[n]進(jìn)入到峰值電流設(shè)定模塊，經(jīng)過運算后輸出下一周期的峰值電流值I PK[n+l]; 峰值電流設(shè)定模塊在IPK[n] = IPK[kj^狀態(tài)下，如檢測到連續(xù)多Mi個工作狀態(tài)在最重載 Countmi> Mi，即A = 1時，下個周期的峰值電流應(yīng)該跳至IPK[n+l] = IPK[k+1];如檢測到連 續(xù)彡M2個工作狀態(tài)在最輕載Count M 2，即B = 1時，下個周期的峰值電流應(yīng)該跳至 IPK[n+l]= IpK[k-1]; 否則仍保持不變IPK[n+l]= IpK[k]。
[0009] 所說跳周期控制模塊包括四個比較器comp3、comp4、comp5和comp6以及信號產(chǎn)生 模塊，誤差比較模塊輸出的誤差反饋信號AV FB*別連接到四個比較器C〇mp3、C〇mp4、C〇mp5 和comp6的負(fù)向端，四個比較器comp3、comp4、comp5和comp6的正向端分別連接四個參考 誤差信號值A(chǔ)VI、AV2、AV3和AV4,八￥1〈八￥2〈0〈八￥3〈八￥4，四個比較器(：〇1即3、(3〇1即4、 comp5和comp6的輸出值C、D、E、F傳輸?shù)叫盘柈a(chǎn)生模塊，信號產(chǎn)生模塊經(jīng)過分析后輸出跳 周期控制模塊的第一輸出值跳周期信號s [n];峰值電流信號1^輸入到占空比計算模塊，經(jīng) 過計算后輸出跳周期控制模塊的第二輸出值占空比大小值d[n];
[0010] 信號產(chǎn)生模塊的工作原理是：若A ￥^〈八￥1〈八￥2〈八￥3〈八料，說明此時給的占空 比控制信號還遠(yuǎn)未能滿足數(shù)字電路恒壓的要求，所以此時應(yīng)四個開關(guān)周期M0S管全導(dǎo)通， 即跳周期信號s[n]在四個周期內(nèi)分別為1、1、1、1 ;同理，若AV1〈A Vfb〈AV2〈AV3〈AV4， 此時跳周期信號s[n]在四個周期內(nèi)分別為0、1、1、1 ;若八￥1〈八￥2〈厶￥^〈八￥3〈八料，此時 跳周期信號s[n]在四個周期內(nèi)分別為0、0、1、1 ;若AV1〈AV2〈AV3〈AVFB〈AV4,此時跳周 期信號s[n]在四個周期內(nèi)分別為0、0、0、1 ;
[0011] 占空比計算模塊的工作原理是：在功率開關(guān)管M0S導(dǎo)通時，流過初級繞組的電 流IP線性增加，IP的上升斜率為：
【主權(quán)項】
1. 一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式PSM控制方法，其特征在于，基于包 括采樣電路、誤差比較模塊、峰值電流控制模塊、跳周期控制模塊、跳周期計數(shù)模塊和DPWM 模塊構(gòu)成的環(huán)路控制系統(tǒng)，在輕載條件下，該環(huán)路控制系