CN110932575A - 一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法 - Google Patents

一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法，该系统包括采样模块、功率限制模块、RC滤波器、峰值比较器和脉冲发生器，采样模块采样输出负载的反馈电压VFB，再通过RC滤波器进行滤波，峰值比较器在关断瞬间通过脉冲发生器采样RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的采样电阻的阈值电压Vth。本发明在系统工作的每个开周期通过开通时间和输出反馈电压来决定功率限制，通过每个关断周期产生一个短时间的脉冲信号来采样功率限制模块的输出信号作为原边峰值电流采样信号的比较阈值，使原边峰值电流采样信号的比较阈值也是逐渐上升或下降到所需要的峰值，所有两个开周期的峰值之间变化量很小，这样能够成功避免大小波现象。

Description

一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法。
背景技术
随着集成电路的高速发展，反激式开关电源在电源中普遍使用，伴随着电子技术的不断进步，对电源的要求也越来越高，特别地对开断电源的过载功率以及启动功率的一致性要求逐步提高，传统开关电源由于芯片内部设置关系导致系统启动时和过载时有大小波现象出现，不仅导致两者一致性较差，而且还会出现噪音现象，非常影响系统应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种反激式开关电源中的防大小波控制系统及方法，以使系统在整个工作状态中开关信号都不会出现大小波现象，从而使整个系统的启动功率和过载功率一致性提高的同时开关信号大小波引起的噪音现象。为了达到上述目的，本发明在系统工作的每个开周期通过开通时间和输出反馈电压来决定功率限制，通过每个关断周期产生一个短时间的脉冲信号来采样功率限制模块的输出信号作为原边峰值电流采样信号的比较阈值，使原边峰值电流采样信号的比较阈值也是逐渐上升或下降到所需要的峰值，所有两个开周期的峰值之间变化量很小，这样能够成功避免大小波现象，具体的：
本发明提出的一种反激式开关电源中的防大小波控制系统，包括：
采样模块，所述采样模块用于采样输出负载的反馈电压VFB；
功率限制模块，所述功率限制模块的输入端电连接所述采样模块的输出端；
RC滤波器，所述RC滤波器的输入端通过控制开关电连接所述功率限制模块的输出端，所述RC滤波器用于对所述功率限制模块的输出电压进行滤波；
峰值比较器，所述峰值比较器的输入端电连接所述RC滤波器的输出端和采样电阻，所述峰值比较器在关断瞬间采样所述RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的所述采样电阻的阈值电压Vth，若下一个开周期中所述采样电阻的电压VCS上升到所述阈值电压Vth时，所述峰值比较器发出PWM关断信号；
脉冲发生器，所述脉冲发生器在所述峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过所述控制开关采样所述功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，再通过所述RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给所述峰值比较器。
进一步的，还包括计数器，所述计数器的输入端电连接所述峰值比较器的输出端，所述计数器的输出端电连接所述功率限制模块的输入端，所述计数器用于记录所述峰值比较器开周期的时间，并与所述采样模块共同调整所述功率限制模块。
此外，本发明还提出了一种反激式开关电源中的防大小波控制方法，包括以下步骤：
S1.在输出负载处设置采样模块，通过采样模块来采样输出负载的反馈电压VFB，并在所述采样模块的输出端电连接一个功率限制模块；
S2.在所述功率限制模块的输出端依次电连接控制开关和RC滤波器，通过所述RC滤波器对所述功率限制模块的输出电压进行滤波；
S3.在所述RC滤波器的输出端电连接峰值比较器，所述峰值比较器在关断瞬间采样所述RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的采样电阻的阈值电压Vth，若下一个开周期中所述采样电阻的电压VCS上升到所述阈值电压Vth时，所述峰值比较器发出PWM关断信号；
S4.在上述峰值比较器和之间控制开关之间设置脉冲发生器，所述脉冲发生器在所述峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过所述控制开关采样所述功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，再通过所述RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给所述峰值比较器。
进一步的，在所述峰值比较器和所述功率限制模块之间设置计数器，所述计数器用于记录所述峰值比较器开周期的时间，并与所述采样模块共同调整所述功率限制模块。
进一步的，在所述峰值比较器的输出端设置控制管，所述控制管根据所述峰值比较器发出PWM信号实现控制系统的导通或关闭。
本发明的有益效果在于：本发明在系统工作的每个开周期通过开通时间和输出反馈电压来决定功率限制，通过每个关断周期产生一个短时间的脉冲信号来采样功率限制模块的输出信号作为原边峰值电流采样信号的比较阈值，使原边峰值电流采样信号的比较阈值也是逐渐上升或下降到所需要的峰值，所有两个开周期的峰值之间变化量很小，这样能够成功避免大小波现象。
附图说明
图1为本发明的防大小波控制系统的原理图；
图2为本发明的防大小波控制系统的一种典型应用的原理图；
图3为本发明的防大小波控制系统的一种典型应用的相关时序图；
附图标记：K1-控制开关，M1-控制管，R1、R4、RCS-电阻，C1、C4-电容，D1-二极管，LP-初级电感，104-芯片，105-反馈网络。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种反激式开关电源中的防止大小波控制系统和方法，在系统工作的每个开周期通过开通时间和输出反馈电压来决定功率限制，每个关断周期产生一个短时间的脉冲信号来采样功率限制的输出信号作为原边峰值电流采样信号的比较阈值，使原边峰值电流采样信号的比较阈值也是逐渐上升或下降到所需要的峰值，所有两个开周期的峰值之间变化量很小，这样就能够成功避免大小波现象。
如图1所示，该防大小波控制系统包括采样模块、功率限制模块、控制开关K1、RC滤波器、峰值比较器、脉冲发生器和计数器，其中采样模块用于采样输出负载的反馈电压VFB，功率限制模块的输入端电连接采样模块的输出端，RC滤波器的输入端通过控制开关K1电连接功率限制模块的输出端，RC滤波器用于对功率限制模块的输出电压进行滤波。峰值比较器的输入端电连接RC滤波器的输出端和电阻RCS，峰值比较器在关断瞬间采样RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的电阻RCS的阈值电压Vth，若下一个开周期中电阻RCS的电压VCS上升到阈值电压Vth时，峰值比较器发出PWM关断信号。脉冲发生器在峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过控制开关K1采样功率限制模块的输出峰值电压Vth_oc，再通过RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给峰值比较器。计数器的输入端电连接峰值比较器的输出端，计数器的输出端电连接功率限制模块的输入端，计数器用于记录峰值比较器开周期的时间，并与采样模块共同调整功率限制模块。
具体的，该防大小波控制系统还设置有控制管M1，控制管M1电连接峰值比较器和电阻RCS，控制管M1根据峰值比较器发出PWM信号实现控制系统的导通或关闭。更为具体的，控制管M1采用MOS管，该MOS管的栅极电连接峰值比较器的输出端，MOS管的源极电连接峰值比较器的输入端和电阻RCS，MOS管的漏极电连接一个电感。
此外，本实施例提供的防大小波控制方法，包括以下步骤：
S1.在输出负载处设置采样模块，通过采样模块来采样输出负载的反馈电压VFB，并在采样模块的输出端电连接一个功率限制模块；
S2.在功率限制模块的输出端依次电连接控制开关K1和RC滤波器，通过RC滤波器对功率限制模块的输出电压进行滤波；
S3.在RC滤波器的输出端电连接峰值比较器，峰值比较器在关断瞬间采样RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的电阻RCS的阈值电压Vth，若下一个开周期中电阻RCS的电压VCS上升到阈值电压Vth时，峰值比较器发出PWM关断信号；
S4.在上述峰值比较器和之间控制开关K1之间设置脉冲发生器，脉冲发生器在峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过控制开关K1采样功率限制模块的输出峰值电压Vth_oc，再通过RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给峰值比较器。
具体的，在峰值比较器和功率限制模块之间设置计数器，计数器用于记录峰值比较器开周期的时间，并与采样模块共同调整功率限制模块。在峰值比较器的输出端设置控制管M1，控制管M1根据峰值比较器发出PWM信号实现控制系统的导通或关闭。更为具体的，控制管M1采用MOS管，MOS管的栅极电连接峰值比较器的输出端，MOS管的源极电连接峰值比较器的输入端和电阻RCS，MOS管的漏极电连接一个电感。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上：
如图2所示，为采用本发明峰值采样技术的一款芯片系统应用结构框图，图2中104是应用了峰值采样技术的芯片，电阻R1和电容C1构成整个环路的启动网络；105构成整个应用电路的反馈网络；M1为环路的控制管，本实施例中控制管M1采用功率MOS管；电阻RCS作为环路初级峰值电流检测，电阻R4、电容C4、二极管D1构成环路RCD(剩余电流装置)吸收网络。
如图3所示，芯片104在上电后，当电容C1上电压上升到芯片104启动电压后，芯片104发出启动信号，PWM信号使芯片104的GATE端开始发出开启控制管M1信号，控制管M1打开，在控制管M1开启这段时间，初级电感电流线性上升，则电阻RCS上的电压VCS也线性上升，当VCS上升到芯片内部设定的阈值电压Vth时，峰值比较器发出PWM关断信号。
本发明利用逐周期调整内部设定的峰值，从而保障整个系统工作时不会出现大小波现象。如图1所示，在控制管M1开启的这段时间，初级电感LP的电流线性上升，则RCS上的电压VCS也线性上升，计数器记录开通阶段的时间ton，通过ton和负载反馈电压VFB决定功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，在关断瞬间，通过脉冲发生器采样前一个周期(开通时间决定的)功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，并通过RC滤波器滤波，来作为下一个开周期的电阻RCS的阈值电压Vth，这样前一个周期和后一个周期的峰值电感电流只是存在少量偏差，不会出现大小波现象。当系统需要的峰值电流需要增加时，通过逐步升高峰值电压Vth_oc使得每个周期的开通时间逐渐增加来使系统稳定，同理当系统需要的峰值电流需要减小时，通过逐步减小峰值电压Vth_oc使得每个周期的开通时间逐渐减小来使系统稳定。让整个系统无论是何种工作状态小都不会出现大小波工作现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (6)

1.一种反激式开关电源中的防大小波控制系统，其特征在于，包括：
采样模块，所述采样模块用于采样输出负载的反馈电压VFB；
功率限制模块，所述功率限制模块的输入端电连接所述采样模块的输出端；
RC滤波器，所述RC滤波器的输入端通过控制开关电连接所述功率限制模块的输出端，所述RC滤波器用于对所述功率限制模块的输出电压进行滤波；
峰值比较器，所述峰值比较器的输入端电连接所述RC滤波器的输出端和采样电阻，所述峰值比较器在关断瞬间采样所述RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的所述采样电阻的阈值电压Vth，若下一个开周期中所述采样电阻的电压VCS上升到所述阈值电压Vth时，所述峰值比较器发出PWM关断信号；
脉冲发生器，所述脉冲发生器在所述峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过所述控制开关采样所述功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，再通过所述RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给所述峰值比较器。
2.根据权利要求1所述的一种反激式开关电源中的防大小波控制系统，其特征在于，还包括计数器，所述计数器的输入端电连接所述峰值比较器的输出端，所述计数器的输出端电连接所述功率限制模块的输入端，所述计数器用于记录所述峰值比较器开周期的时间，并与所述采样模块共同调整所述功率限制模块。
3.根据权利要求1所述的一种反激式开关电源中的防大小波控制系统，其特征在于，还包括控制管，所述控制管电连接所述峰值比较器和所述采样电阻，所述控制管根据所述峰值比较器发出PWM信号实现控制系统的导通或关闭。
4.一种反激式开关电源中的防大小波控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在输出负载处设置采样模块，通过采样模块来采样输出负载的反馈电压VFB，并在所述采样模块的输出端电连接一个功率限制模块；
S2.在所述功率限制模块的输出端依次电连接控制开关和RC滤波器，通过所述RC滤波器对所述功率限制模块的输出电压进行滤波；
S3.在所述RC滤波器的输出端电连接峰值比较器，所述峰值比较器在关断瞬间采样所述RC滤波器的输出信号Vt作为下一个开周期的采样电阻的阈值电压Vth，若下一个开周期中所述采样电阻的电压VCS上升到所述阈值电压Vth时，所述峰值比较器发出PWM关断信号；
S4.在上述峰值比较器和之间控制开关之间设置脉冲发生器，所述脉冲发生器在所述峰值比较器关断的瞬间产生采样脉冲，通过所述控制开关采样所述功率限制模块输出的峰值电压Vth_oc，再通过所述RC滤波器滤波后将输出信号Vt发送给所述峰值比较器。
5.根据权利要求4所述的一种反激式开关电源中的防大小波控制方法，其特征在于，在所述峰值比较器和所述功率限制模块之间设置计数器，所述计数器用于记录所述峰值比较器开周期的时间，并与所述采样模块共同调整所述功率限制模块。
6.根据权利要求4所述的一种反激式开关电源中的防大小波控制方法，其特征在于，在所述峰值比较器的输出端设置控制管，所述控制管根据所述峰值比较器发出PWM信号实现控制系统的导通或关闭。
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