CN114465449A - 一种用于开关电源增益稳定性调节的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及开关电源技术领域，公开了一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，包括：恒流源、RC网络、PWM环路控制器、功率电路和取样电路；所述RC网络一端连接在所述恒流源上，另外一端与所述PWM环路控制器连接，并向所述PWM环路控制器注入载波，所述PWM环路控制器输出端与所述功率电路连接，所述功率电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端作为电路输出，所述第二输出端与所述采样电路连接后再与所述PWM环路控制器连接。本发明的电路整体结构简单，整个环路增益稳定。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源，尤其涉及一种用于开关电源增益稳定性调节的电路。
背景技术
开关电源是一种常见的功率转换设备，开关电源的增益稳定性主要由控制环路和主功率回路两部分决定。主功率回路结构完全由功率转换需求确定，基本无法调节；通常增益稳定性的调节主要通过控制环路的补偿设计来实现。
如图1所示，开关电源环路控制大都通过将反馈信号进行误差放大后与载波比较的方式实现，传统载波采用锯齿斜坡，这种斜坡斜率特性单一，环路增益固定，难以适应比较复杂的增益特性补偿。
如图2所示，在实际开关电源中，取样电路增益恒定，输出电压Vout恒定，输入电压Vin变化时必然导致电源工作在不同的占空比下，也就是说，开环电压增益G(d)其实是随着d变化而实时变化的，如果载波增益恒定，整个电源的增益就会变化，从而电源稳定度会在不同状态呈现出很大的区别，在小占空比状态会变得很差甚至产生低频自激。输入电压低时，d很大，功率电路开环增益小，响应慢，但稳定度高；输入电压高时，d很小，功率电路开环增益大，响应快，但稳定性差，容易自激。因此，常规开关电源在输入电压宽范围工作时，存在功率电路增益大范围变化，导致环路稳定度指标较差(容易自激)的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种用于开关电源增益稳定性调节的电路。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，包括：恒流源、RC网络、PWM环路控制器、功率电路和取样电路；
所述RC网络一端连接在所述恒流源上，另外一端与所述PWM环路控制器连接，并向所述PWM环路控制器注入载波，所述PWM环路控制器输出端与所述功率电路连接，所述功率电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端作为电路输出，所述第二输出端与所述采样电路连接后再与所述PWM环路控制器连接。
进一步地，所述RC电路包括电阻R和电容C，所述电阻R和电容C并联后再与所述PWM环路控制器连接，所述电阻R接地。
进一步地，所述电阻R的参数为100kΩ。
进一步地，所述电容C的参数为100pF。
进一步地，所述PWM环路控制器采用UC3875移相控制芯片。
进一步地，所述恒流源为可调恒流源。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
本电路充分利用功率电路开环增益实时变化这一特点，设计出的电路可以产生曲线斜坡式的载波，使Vf相对d的增益也实时变化，并且这种实时变化特性与功率电路开环增益的实时变化特性基本相同(d相对Vf的增益与开环增益特性相反)，实现对功率电路开环增益的补偿，最后使整个环路的增益趋于稳定，从而使开关电源开环增益恒定，从而稳定性指标恒定(小占空比与大占空比工作时稳定度基本一致)。
附图说明
图1是传统环路控制技术示意图。
图2是开关电源基本控制原理示意图。
图3是本发明电路示意图。
图4是本电路载波波形示意图。
图5是传统技术开关电源输出50Hz电压波动(d＝0.1)。
图6是使用本发明的开关电源输出50Hz电压波动(d＝0.1)。
图7是具体实施实例载波发生电路。
图8是具体实施实例应用简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图3所示，本发明提供一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，该电路主要包括恒流源、RC网络、PWM环路控制器、功率电路和取样电路。
其中，RC网络一端连接在恒流源上，另外一端与PWM环路控制器连接，恒流源负责给RC网络注入能量，能量在RC网络中震荡形成曲线斜坡式的载波，如图4所示，RC网络将曲线斜坡式的载波注入PWM环路控制器，PWM环路控制器依据载波的增益特性实现开关电源的环路控制。
图4中，K表示误差放大器增益，为固定常数；△(Vf-Vref)表示Vf与Vref的差值；d表示功率传输占空比；F表示载波函数。
PWM环路控制器输出端连接至功率电路，功率电路包括第一输出端和第二输出端，第一输出端作为电路输出，第二输出端与采样电路连接后再与返回连接到PWM环路控制器。
具体的，RC电路包括电阻R和电容C，电阻R和电容C并联后再与PWM环路控制器连接，其中电阻R接地。
具体的，恒流源为可调恒流源。
下面，本发明提供一个具体的实施实例。
本实施实例为某全桥移相谐振高压开关电源，环路控制部分的曲线斜坡具体设计如图7所示，图7是载波发生电路及详细参数，用1个并联的RC电路实现，R选择100kΩ，C选择100pF，用80uA恒流源给RC充电，电容C上的电压会形成指数曲线信号，将这个曲线信号送入PWM电路的19脚(PWM环路控制使用UC3875移相控制芯片)，PWM电路就会将这个曲线信号作为载波来控制开关电源。本实施实例输出电压4000V，输入电压220V±10％，50Hz，输入电压拉偏到242V时，占空比d＝0.1，此时电源输出稳定性最差。
将本实施实例与传统技术相比较，测试结果见图5和图6，电源稳定性提升，对输入供电波动抑制能力较强，且无自激，输出50Hz电压波动降低80％以上，效果显著。
图8为某课题利用本发明设计的高压电源应用简图，高压电源给行波管供电。电源采取全桥移相谐振功率拓扑，输出多组电压，最高4000V。行波管负载属于真空器件，杂散指标对电源输出电压波动(或纹波)极其敏感，而由本发明开关电源供电的行波管杂散指标可以达到-60dBc以上的水平(传统技术约-30dBc)，改善50％以上，目前，该产品已稳定应用2年以上。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，包括：恒流源、RC网络、PWM环路控制器、功率电路和取样电路；
所述RC网络一端连接在所述恒流源上，另外一端与所述PWM环路控制器连接，并向所述PWM环路控制器注入载波，所述PWM环路控制器输出端与所述功率电路连接，所述功率电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端作为电路输出，所述第二输出端与所述采样电路连接后再与所述PWM环路控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，所述RC电路包括电阻R和电容C，所述电阻R和电容C并联后再与所述PWM环路控制器连接，所述电阻R接地。
3.根据权利要求2所述的一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，所述电阻R的参数为100kΩ。
4.根据权利要求2所述的一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，所述电容C的参数为100pF。
5.根据权利要求1所述的一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，所述PWM环路控制器采用UC3875移相控制芯片。
6.根据权利要求1所述的一种用于开关电源增益稳定性调节的电路，其特征在于，所述恒流源为可调恒流源。
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