高变比直流降压变换器的改进型恒定导通时间控制方法与流程

本发明涉及改进型恒定导通时间控制方法属于直流变换器技术领域。

背景技术：

高变比降压直流变换器广泛应用于光伏发电储能系统中、不间断电源等领域，比较常规的直流降压变换器有BUCK电路，全桥直流降压变换器，传统非隔离型变换器比较难取得比较大的变换比，带有耦合电感的直流降压变换器能够实现高变比和高效率。

在控制方面，传统脉冲频率调制，主要是有恒定导通时间控制和恒定关断时间控制，在导通时间不变的条件控制开关频率来实现开关管的占空比调制，脉冲频率调制具有比脉宽调制更快的动态响应速度，在某些对电源精度不高的应用场合广泛应用，脉冲频率调制的稳定性受电容串联电阻的影响比较大，因此为了提高电源的稳定性和精确度需要对该方法继续优化改进。

技术实现要素：

本发明目的是在提出一种适用于高变比直流降压变换器的改进型恒定导通时间控制技术，在继承恒定导通时间响应速度快的优点的同时，实现高变比直流降压变换器的导通频率相对稳定，同时提高抗负载扰动能力，降低由于负载发生阶跃变化时的输出电压波动。

本发明目的是通过一种控制电路来实现电感电流型恒定导通时间控制，具体组成为。

改进型恒定导通时间控制电路，由误差放大器、乘法器、电流传感器、电压比较器、RS触发器、导通定时器组成，其中输出电压经过和参考电压经过误差放大器得到误差电压U_ree，误差电压U_ree与电流传感器2的输出经乘法器做乘积，乘法器输出参考电流I_ref,参考电流I_ref与电压比较器正输入端相连接，电流传感器1与电压比较器负输入端相连接，电压比较器输出端和RS触发器S端相连接,RS触发器R端和导通定时器输出端相连接,输入电压和导通定时器输入端口1相连接,RS触发器Q端和开关管S₁相连接, 端和导通定时器输入端口2相连接。

所述改进型恒定导通时间控制方法如下。

输出电压U₀和参考电压经过误差放大电路输出误差电压U_err，误差电压U_err和负载电流相乘得到参考电流I_ref，电感耦合电感L₂输出电流与参考电流进行比较，等效参考电流I_ref高于电感L₂电流，RS触发器触发开关管S₁，输入电压控制导通定时器导通时间，经过定时时间RS触发器复位，开关S₁关断，电路进入下一周期。

附图1所示恒定导通定时器由电压控制电流源gU_in、电流源I₀、开关S₀、电压比较器、参考电压U_TON组成，电压控制电流源gU_in、电流源I₀、电容C₀、开关管S₀并联，电容正极性端连接电压比较器正极性端，U_TON连接电压比较器负极性端。

根据上述技术方案形成的本发明具有以下优点:

(1)实现了恒定导通时间控制策略的的频率保持相对恒定。

(2)减小了直流降压变换器系统由于负载变换引起的电压欠脉冲和过脉冲。

附图说明

图1恒定导通定时器。

图2高变比直流降压变换器拓扑结构。

图3控制系统结构图。

图4超前滞后补偿网络。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参见图2，本发明所述改进型恒定导通时间控制器是针对的高变比降压直流变换器由电压源（U_in）、开关管（S₁），耦合电感（L₁、L₂）、滤波电容（C₁、C₂）、二极管（D）、负载电阻（R）组成；其中输入电压源（U_in）和开关管S₁漏级、滤波电容C₁相连接，开关管（S₁）的源级和耦合电感（L₁）相连接，电感L₁异名端、电感L₂同名端和二极管D的负极相连接，电感L₂异名端连接电流传感器1相连接，电流传感器1的另一端和滤波电容C₂、负载R相连接，电压源U_in和滤波电容C1的一端、二极管D的阳极、滤波电容C₂的一端、负载电阻R的一端相连接。

该输拓扑结构输入输出电压满足

基于上述高变比直流降压变换器，本发明提供的控制过程如下：

控制系统结构图参考图3，开关管S₁导通，恒定导通定时器开始计时，此时，耦合电感L₁、L₂串联，电压源U_in通过串联耦合电感和负载R供电，电感电流线性增加，经过定时器设定的时间后，定时器输出值触发RS触发器复位端，开关管S₁关断，RS触发器置1，定时器复位，耦合电感L₁中的，能量转移到电感L₂中，二极管D续流，电感L₁中的电流出现阶跃上升，然后缓慢下降，输出电压经过误差放大器输出误差U_err，该输出误差和负载电流相乘得到电流参考I_ref，I_ref和电感电流经过电压比较器比较，如果电感电流小于参考电流I_ref，电压比较器输出上升沿信号，触发RS触发器，开关管再次导通，进入下一周期。

恒定导通定时器结构如下：

导通时间定时器入附图1所示，由电压控制电流源、电流源I₀、电容C₀、开关S₀、电压比较器、参考电压U_TON组成，其中电压控制电流源、电流源I0、电容C₀、开关S₀并联连接，并联之后的正极性端和电压比较器的正极性端相连接，并联之后的负极性端接地，电压比较器负极性端和U_TON相连接。

恒定导通时间定时器工作原理如下：

RS触发器Q端输出高电平时，端输出低电平，电压控制电流源I和电流源I₀给电容C₀充电，当电容C₀两端电压高于U_TON时，电压比较器输出高电平，RS触发器复位，Q端输出低电平，输出高电平，开关S₀开通，电容C₀放电，直到下一周期，触发RS触发器，恒定导通定时器开关S₀关断，电容C₀重新开始充电，定时器重新开始计时，电容C₀电压为

开关S₁导通时间为

误差放大电路电路为超前之后补偿电路，如附图4所示，误差放大器包括电阻R₁、R₂、R₃,电容C₁、C₂、C₃，运算放大器，其中电阻R₃、电容C₃串联，再与电阻R1并联连接在运算放大器负极性端，输入电压与电阻R3相连接，电阻R₂和电容C₁串联，再与电容C₂并联连接在运算放大器负极性端和运算放大器输出端。

另一方面导通时间

其中：T_S-开关周期，fs是开关频率。

令，则fs是固定值，保持了开关频率固定。