【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造涉及开关电源，具体地指一种新型单周期控制开关电源。
技术介绍
1、开关电源广泛应用于电器和电子设备，为降低成本，提高性能，经过深入研究，本专利技术人提出了一种新型开关电源技术方案，把一款普通的双路定时器556用作开关电源核心控制芯片，灵活运用单周期控制，输入电压前馈，输出电压反馈，自主适应输入电压变化，自动消除输入电压波动对输出电压的影响，自动消除输出电压的低频纹波，可以显著减小开关电源输入输出电解电容，以较低成本轻松实现低纹波开关电源。
2、上述技术方案是以开关电源输入输出电压作为研究对象的，成功研制适用于电阻负载的开关电源，但根据该技术方案研制的开关电源不适用半导体制冷制热的非阻性负载。
3、为了进一步完善上述技术方案，拓展其应用范围，提高其可靠性和实用性，本专利技术人继续深入研究后提出一种新型单周期控制开关电源技术方案。
技术实现思路
1、本专利技术创造的目的在于克服现有技术不足而提供一种新型单周期控制开关电源，该开关电源成本低，体积小，纹波低，可靠性高，适应性广。
2、实现本专利技术创造目的采用的技术方案是，不失一般性，以开关电源的输入是220vac工频市电，以非隔离的基本buck电路为例，如图1所示，所述开关电源结构主要包括功率电路、控制电路、输入电流取样调理电路、输出电流取样调理电路、输出电压取样调理电路、辅助电源、驱动隔离放大电路，其中所述功率电路包括整流桥、输入电解电容、输入cbb电容、斩波开关管、续流开关管、电感、
3、其一，采用新型单周期控制，把双路精密定时器556灵活用作开关电源控制器的核心pwm控制芯片，完成产生时钟、比较器、rs触发器、复位开关等功能，基本工作原理如下：当输出电流小于额定值且输出电压小于额定值时，所述输出电流pi调节器和所述输出电压pi调节器都输出高电平，所述第二二极管和第三二极管都反向截止，基准信号vref由所述内置电阻和启动电阻分压确定，此时基准信号vref最大，即vref＝vrefmax，基准信号vref送到比较器的反相输入端，一个开关周期开始，把时钟脉冲ck送到rs触发器s端触发rs触发器q输出变成高电平，控制斩波开关管开通，同时rs触发器输出低电平控制复位开关关断，输入电压vdc经积分电阻rint对积分电容cint充电，积分电容cint电压vint送到比较器的同相输入端，当积分电容cint电压vint大于基准信号vref时，比较器输出高电平，送到rs触发器的r端触发rs触发器复位，rs触发器q输出变成低电平，控制斩波开关管关断，同时rs触发器输出高电平控制复位开关导通，给积分电容cint提供放电通路，积分电容电压vint降为0，等待下一个开关周期。该策略保证每个开关周期输入电压冲量与输出电压冲量相等，且等于rint*cint*vref，即
4、udc×d×t＝rint×cint×vref＝u0×t (1)
5、确保输出电压不随输入电压波动变化，消除输入电压波动对输出电压的影响，消除输出电压低频纹波，高频纹波较好滤除，轻松实现开关电源输出低纹波，且容许输入电压大范围波动，输入电解电容可以按选取，远小于常规开关电源的显著降低开关电源成本和体积。式(1)中，udc是输入电压的平均值，u0是输出电压的平均值，d是占空比，t是开关周期，rint是积分电阻，cint是积分电容，vref是基准信号。
6、此时vref＝vrefmax，确保输出电压最大值确保开关电源工作在安全状态，确保开关电源高可靠性。
7、其二，与所述启动电阻并联启动电容，在开关电源上电时，所述启动电容被充电，基准信号vref逐渐增大，控制占空比d逐渐增大，输出电压逐渐增大，实现缓启动；
8、其三，当输出电压低于额定值而输出电流增大到额定值时，所述输出电压pi调节器输出高电平，所述第三二极管反向截止，所述输出电流pi调节器工作在调节状态，第二二极管正向导通，所述内置电阻电流增大，基准信号vref减小，形成输出电流闭环，实现输出电流恒流输出，并且pi调节器的核心芯片用tl431，其基准电压2.5v的误差1％或0.5％，保证输出电流稳定；
9、其四，当输出电流小于额定值而输出电压增大到额定值时，所述输出电流pi调节器输出高电平，第二二极管反向截止，所述输出电压pi调节器工作在调节状态，第三二极管正向导通，所述内置电阻电流增大，基准信号vref减小，形成输出电压闭环，实现输出电压恒压输出，并且pi调节器的核心芯片用tl431，其基准电压2.5v的误差1％或0.5％，保证输出电压稳定；
10、其五，对输入电流进行取样、滤波、放大，得到输入电流取样信号vi，当vi＞vint且vi＞vref，所述比较器提前翻转，输出高电平送到所述rs触发器r端触发所述rs触发器q端输出低电平控制所述斩波开关管提前关断，实现逐个脉冲限流，确保输入电流小于最大值，提高开关电源安全可靠性，同时所述rs触发器端输出高电平控制所述复位开关导通，给所述积分电容提供放电通路，积分电容电压减小到0，等待下一个开关周期开始。电流峰值为ip，则有
11、ip×rsen1×k1＝vref (2)
12、ip＝vref/(rsen1×k1) (3)
13、式中，ip是输入电流峰值，rsen1是输入电流取样电阻，k1是放大器放大系数，vref是基准信号。
14、其六，驱动隔离放大电路，把控制器输出的pwm控制信号进行功率放大去驱动功率开关管，并实现控制电路和功率电路的电气隔离。
15、进一步地，当开关电源需要电气隔离时，可以采用正激、半桥、全桥等电路结构，同时需要对驱动隔离放大电路进行适应性修正，还需要在输出电流取样电路和输出电压取样电路中增加线性光耦进行电气隔离。
16、进一步地，续流开关管使用快恢复二极管可以简化电路设计和降低硬件成本，续流开关管也可以使用功率mos管以降低续流开关管导通损耗，提高开关电源整机效率。
17、进一步地，可以把控制器集成模块化或开发成ic。
18、进一步地，可以用单片机实现上述控制策略。
19、本专利技术创造的创造性和有益效果主要有：
20、(1)没有显著增加成本，仅采用新型单周期控制，输出电压不随输入电压波动，消除了输出电压低频纹波，而高频开关纹波比较容易滤除，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型单周期控制开关电源，其特征在于，自主适应输入电压变化，自主适应电路参数变化，具有缓启动、逐个脉冲限流、恒流、恒压功能，实现开关电源低成本、低纹波、高可靠性，包括功率电路(100)、控制电路(200)、输入电流取样调理电路(300)、输出电流取样调理电路(400)、输出电压取样调理电路(500)、辅助电源(600)、驱动隔离放大电路(700)，其中，
2.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：自主适应输入电压波动，容许输入电压大范围波动，所述输入电解电容(102)按0.3∽0.6uF/W选取，远小于常规开关电源的2∽5uF/W，降低开关电源成本和体积。
3.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：自主适应输入电压波动，输出电压不受输入电压波动的影响，消除输出电压低频纹波，实现开关电源输出低纹波。
4.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：所述续流二极管(104)改为功率MOS管，实现同步续流，进一步提高所述开关电源的效率。
5.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开
6.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：所述控制电路(200)改进为单片机MCU或DSP做核心控制芯片。
7.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：把所述功率电路(100)改为正激、半桥或全桥变换器结构，并把所述驱动隔离放大电路(700)做对应修改，把输出电流取样电路(400)和输出电压取样电路(500)都增加线性光耦电路隔离传输，可以实现隔离型低成本、低纹波、高可靠性开关电源。
8.如权利要求1和5所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：把所述输入电解电容(102)和输出电解电容(106)去掉就可以实现低成本、高可靠性无电解电容开关电源。
9.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种新型单周期控制开关电源，其特征在于，自主适应输入电压变化，自主适应电路参数变化，具有缓启动、逐个脉冲限流、恒流、恒压功能，实现开关电源低成本、低纹波、高可靠性，包括功率电路(100)、控制电路(200)、输入电流取样调理电路(300)、输出电流取样调理电路(400)、输出电压取样调理电路(500)、辅助电源(600)、驱动隔离放大电路(700)，其中，
2.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：自主适应输入电压波动，容许输入电压大范围波动，所述输入电解电容(102)按0.3∽0.6uf/w选取，远小于常规开关电源的2∽5uf/w，降低开关电源成本和体积。
3.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：自主适应输入电压波动，输出电压不受输入电压波动的影响，消除输出电压低频纹波，实现开关电源输出低纹波。
4.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于：所述续流二极管(104)改为功率mos管，实现同步续流，进一步提高所述开关电源的效率。
5.如权利要求1所述的一种新型单周期控制开关电源，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国安，
申请(专利权)人：武汉鑫双易科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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