本实用新型专利技术公开了一种基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置：由Buck变换器、控制器CD、电压检测电路VOS、电流检测电路IOS、驱动电路DR组成；控制器CD包括：脉冲选择器PS和脉冲产生器PG；其连接方式为：电压检测电路VOS、脉冲选择器PS、脉冲产生器PG、驱动电路DR依次相连；电流检测电路IOS与脉冲选择器PS相连。在每个开关周期起始时刻，根据Buck变换器输出电压Vo与基准电压Vref之间大小关系，以及电容电流IC与基准电流Iref之间大小关系，在高、低功率控制脉冲之中选择该开关周期的有效控制信号，从而实现对Buck变换器的控制。该装置设计简单、稳定性好，电感电流连续模式下输出侧电压无低频波动现象。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种开关电源的控制装置，具体是基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置。
技术介绍
：脉冲序列(PT)控制是一种新型的非线性离散控制方法，通过调整两组或多组预先设定的脉冲组合来调整输出电压，具有电路实现简单，控制环路不需要补偿网络，对输入和负载的变化具有快速的动态响应速度，非常适用于对可靠性要求较高的开关电源控制系统。PT控制是针对电感电流断续导电模式(DCM)开关变换器提出来的一种控制方法，它本质上是开关变换器的输入能量控制。在一个开关周期内，开关变换器的电感储能为零，输入能量全部传递到输出端。PT控制选择高功率控制脉冲以向开关变换器输入更多的能量，使输出电压上升；选择低功率控制脉冲以减小向开关变换器输入的能量，使输出电压下降。开关变换器稳态工作时，高功率控制脉冲和低功率控制脉冲的组合形成一个脉冲序列循环周期，在该脉冲循环周期内输入能量和输出能量达到动态平衡，从而维持输出电压的恒定。在PT控制开关变换器工作于电感电流连续导电模式(CCM)时，在一个开关周期内，变换器的电感储能不再为零，输出电压变化量不再直接与控制脉冲相关。对于PT控制CCM变换器，高功率控制脉冲作用时，电感电流上升，但不能保证输出电压立即上升；同样地，低功率控制脉冲作用时，电感电流下降，但不能保证输出电压立即下降。因此，PT控制CCM开关变换器存在输出电压调节的滞后性和由此引起的输出电压的低频波动现象。针对PT控制CCM Buck变换器存在的问题，本技术提出一种改进型脉冲序列控制装置，能够有效地抑制低频波动现象。
技术实现思路
：本技术的目的是基于Buck变换器提出一种改进型脉冲序列控制装置，使之克服CCM降压变换器低频波动现象。该装置工作于CCM开关变换器，控制技术简单易行、设计便捷。本技术所采用的技术方案为：基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置，由Buck变换器、控制器CD、电压检测电路VOS、电流检测电路IOS、驱动电路DR组成；控制器CD包括：脉冲选择器PS和脉冲产生器PG；其连接方式为：电压检测电路VOS、脉冲选择器PS、脉冲产生器PG、驱动电路DR依次相连；电流检测电路IOS与脉冲选择器PS相连；其特征在于：所述的脉冲选择器PS由比较器AC1、AC2和或非门NOR组成；比较器AC1的正极性端接电流检测电路IOS输出端，负极性端接基准电流Iref，AC1的输出端接或非门NOR的输入端；比较器AC2的正极性端接电压检测电路VOS输出端，负极性端接基准电压Vref，AC2的输出端接或非门NOR的输入端；NOR的输出端与脉冲产生器PG相连。其工作方式包括：在每个开关周期起始时刻，根据开关变换器输出电压Vo与基准电压Vref之间大小关系，以及电容电流IC与基准电流Iref之间大小关系，选择该开关周期内的有效控制脉冲，从而实现对开关变换器的控制；其控制脉冲选择规则为：当输出电压Vo小于基准电压Vref和电容电流IC小于基准电流Iref时，采用高功率控制脉冲PH控制变换器中的开关管S，其他各种情况下则选择 低功率控制脉冲PL控制变换器中的开关管S。所述的控制脉冲选择方法为：在某个开关周期起始时刻，对变换器输出电压Vo和输出滤波电容电流IC进行采样，并分别与预设的基准电压Vref和基准电流Iref进行比较，当输出电压Vo小于基准电压Vref和电容电流IC小于基准电流Iref时，采用高功率控制脉冲PH控制变换器中的开关管S，其他各种情况下则选择低功率控制脉冲PL控制变换器中的开关管S；所述的基准电流Iref为零。本技术有益效果：抑制了PT控制CCM Buck变换器的低频波动现象。附图说明：图1为基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置结构框图。图2为所提装置的脉冲选择器PS电路结构图。图3为所提装置的脉冲产生器PG电路结构图。图4为所提装置在负载R为2.0Ω时的仿真波形。图5为传统的脉冲序列控制Buck变换器在负载R为2.0Ω时的仿真波形。图6为所提装置在负载R为5.0Ω时的仿真波形。图7为传统的脉冲序列控制Buck变换器在负载R为5.0Ω时的仿真波形。具体实施方式：下面结合附图对本技术所提的改进型脉冲序列控制装置进行详细说明。一种基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置所采用的控制方式为：在每个开关周期起始时刻，根据开关变换器输出电压Vo与基准电压Vref之间大小关系，以及电容电流IC与基准电流Iref之间大小关系，选择该开关周期内的有效控制脉冲，从而实现对开关变换器的控制。其控制脉冲选择规则为：当输出电压Vo小于基准电压Vref和电容电流IC小于基准电流Iref时，采用高功率控制脉冲PH控制变换器中的开关管S，其他各种情况下则选择低功率控制脉冲PL控制变换器中的开关管S。所述的控制脉冲选择方法为：在某个开关周期起始时刻，对变换器输出电压Vo和输出滤波电容电流IC进行采样，并分别与预设的基准电压Vref和基准电流Iref进行比较，当输出电压Vo小于基准电压Vref和电容电流IC小于基准电流Iref时，采用高功率控制脉冲PH控制变换器中的开关管S，其他各种情况下则选择低功率控制脉冲PL控制变换器中的开关管S；所述的基准电流Iref为零。图1为本技术所提的一种基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置结构框图，所述的装置由Buck变换器、控制器CD、电压检测电路VOS、电流检测电路IOS、驱动电路DR组成，控制器CD包括：脉冲选择器PS和脉冲产生器PG。其连接方式为：电压检测电路VOS、脉冲选择器PS、脉冲产生器PG、驱动电路DR依次相连；电流检测电路IOS与脉冲选择器PS相连。图2为所提装置的脉冲选择器PS电路结构图，由比较器AC1、AC2和或非门NOR组成；比较器AC1的正极性端接电流检测电路IOS输出的输出滤波电容电流IC，负极性端接基准电流Iref，AC1的输出端接或非门NOR的输入端；比较器AC2的正极性端接电压检测电路VOS输出的变换器输出电压Vo，负极性端接基准电压Vref，AC2的输出端接或非门NOR的输入端；NOR的输出端与脉冲产生器PG相连。图3为所提装置的脉冲产生器PG电路结构图，由比较器AC3、AC4、与门AN1、AN2、或门OR和D触发器DFF组成；D触发器D端接脉冲选择器PS的输出端信号VD，clk端接比较器AC4输出端；比较器AC3、AC4正极性端接锯齿波信号Vsaw，负极性端分别接VH、VL；与门AN1输入端分别接比较器AC3输入端、D触发器Q端；与门AN2输入端分别接比较器AC4输入端、D触发器端；或 门OR输入端接与门AN1、AN2输入端，OR输出端接驱动电路DR输入端。本技术采用表1中的电路参数进行仿真，图4、6分别为本技术在负载R为2.0Ω和5.0Ω时输出电压Vo、电感电流iL、负载电流Io及控制脉冲VGS时域仿真波形；图5、7分别为传统的脉冲序列控制Buck变换器在负载R为2.0Ω和5.0Ω时输出电压Vo、电感电流iL、负载电流Io及控制脉冲VGS时域仿真波形。从图4、6可以看出所提装置能够抑制CCM Buck变换器输出侧的电压低频波动。表1变换器仿真参数名称 参数 输入电压Vin15V 输参出考电压Vref5V 参考电流Ir本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置，由Buck变换器、控制器CD、电压检测电路VOS、电流检测电路IOS、驱动电路DR组成；控制器CD包括：脉冲选择器PS和脉冲产生器PG；其连接方式为：电压检测电路VOS、脉冲选择器PS、脉冲产生器PG、驱动电路DR依次相连；电流检测电路IOS与脉冲选择器PS相连；其特征在于：所述的脉冲选择器PS由比较器AC1、AC2和或非门NOR组成；比较器AC1的正极性端接电流检测电路IOS输出端，负极性端接基准电流Iref，AC1的输出端接或非门NOR的输入端；比较器AC2的正极性端接电压检测电路VOS输出端，负极性端接基准电压Vref，AC2的输出端接或非门NOR的输入端；NOR的输出端与脉冲产生器PG相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于Buck变换器的改进型脉冲序列控制装置，由Buck变换器、控制器CD、电压检测电路VOS、电流检测电路IOS、驱动电路DR组成；控制器CD包括：脉冲选择器PS和脉冲产生器PG；其连接方式为：电压检测电路VOS、脉冲选择器PS、脉冲产生器PG、驱动电路DR依次相连；电流检测电路IOS与脉冲选择器PS相连；其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：于东升，王龙，张勇，魏钰金，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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