申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2021-08-23

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN113765394B

主分类号：H02M3/335

分类号：H02M3/335;H02M1/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2021.12.24#实质审查的生效;2021.12.07#公开

摘要：本发明公开了一种原边反馈变换器及开关控制方法，包括原边反馈控制的开关电源结构和与其构成闭环的控制器；所述控制器包括采样模块、误差计算模块、PID模块以及PWM模块；采样模块根据开关电源结构的输出电压得到与输出电压相关的时间量和变换器的工作模式，并基于时间量和工作模式，计算当前周期输出电压的数字量输出至误差计算模块，并获取开关模式控制变量输入到PWM模块；误差计算模块计算电压误差并输出给PID模块；PID模块计算开关控制变量并输出给PWM模块；PWM模块基于开关模式变量和开关控制变量进行开关电源结构的开关控制。本发明能够自适应的补偿在CCM模式中的采样误差，提高了采样精度和恒压精度。

主权项：1.一种原边反馈变换器，包括原边反馈控制的开关电源结构和与其构成闭环的控制器；其特征在于：所述控制器包括采样模块、误差计算模块、PID模块以及PWM模块；其中，采样模块根据开关电源结构的输出电压得到与输出电压相关的时间量和变换器的工作模式，并基于时间量和工作模式，计算当前周期输出电压的数字量输出至误差计算模块，并获取开关模式控制变量输入到PWM模块；误差计算模块计算电压误差并输出给PID模块；PID模块基于电压误差计算开关控制变量并输出给PWM模块；PWM模块基于开关模式变量和开关控制变量进行开关电源结构的开关控制，同时将开关占空比反馈至采样模块；所述采样模块包括采样电路模块和采样控制模块；采样电路模块用于计算开关电源结构的输出电压Vsense和零电压、Vref1、Vref2的比较值，Vref1、Vref2分别为采样控制模块输出的第一跟随电压和第二跟随电压，所述第二跟随电压Vref2比第一跟随电压Vref1低ΔV的固定电压，ΔV为设定的电压量；所述采样控制模块用于计算电压Vsense介于Vref1与Vref2之间的时间长度Δt，并判断工作模式，定义计数器Counter，基于工作模式计算输出电压Vo、第一跟随电压Vref1、第二跟随电压Vref2和开关模式控制变量Mode_s；所述采样电路模块包括零比较器、第一比较器和第二比较器；零比较器的输入为开关电源结构的输出电压Vsense和0，当Vsense高于0，其输出零比较值Vzvs_comp为1，否则Vzvs_comp为0；第一比较器的输入为输出电压Vsense和第一跟随电压Vref1，当Vsense高于Vref1时，其输出第一比较值Vref_comp1为1，否则为0；第二比较器的输入为输出电压Vsense和第二跟随电压Vref2，当Vsense高于Vref2时，其输出第二比较值Vref_comp2为1，否则为0；第一比较值Vref_comp1、第二比较值Vref_comp2和零比较值Vzvs_comp输入到采样控制模块；所述判断工作模式的方法为：当前周期内Vzvs_comp第一次由1切换为0时，若此时占空比duty为0，即为DCM模式；若占空比为1，则为CCM模式；所述时间长度Δt的计算方法为：开关关断后且Vzvs_comp为1，计算Vref_comp1为0且Vref_comp2为1的时间长度，该时间长度即Δt；所述工作模式为DCM模式时，采样控制模块的采样控制方法具体为：设置时间参考值Δtref，计算当前的输出电压值Vo为：Vo＝Vref1+C*Δtref-Δt其中，C为修正系数，Vref1为当前周期的第一跟随电压；获取下个开关周期的第一跟随电压Vref1*和第二跟随电压Vref2*：Vref1*＝VoVref2*＝Vref1*-ΔV开关模式控制变量Mode_s的取值为零；所述工作模式为CCM模式时，采样控制模块的采样控制方法具体为：定义计数器Counter，Counter每个周期开始计数一次，并且从1计数到N后，Counter置1并重新计数；设置时间参考值Δtref，计算当前的输出电压值Vo为：Vo＝Vref1-ΔVerr+C*Δtref-Δt,1≦Counter≦N-2或Counter＝NVo＝Vo′，Counter＝N-1其中，C为修正系数，Vref1为当前周期的第一跟随电压，Vo′为上一周期电压；获取下个开关周期的第一跟随电压Vref1*和第二跟随电压Vref2*：Vref1*＝Vo+ΔVerr；1≦Counter≦N-2或Counter＝NVref1*＝VREF；Counter＝N-1Vref2*＝Vref1*-ΔV其中，VREF为设定的电压参考值，ΔVerr为当前周期的采样补偿误差，当1≦Counter≦N-2或Counter＝N时，ΔVerr保持不变，即ΔVerr＝ΔVerr′，ΔVerr′为上一周期的采样补偿误差；当Counter＝N-1时，通过以下公式修正：ΔVerr＝ΔVerr′+ΔVstep；ΔtΔtrefΔVerr＝ΔVerr′；Δt＝ΔtrefΔVerr＝ΔVerr′-ΔVstep；ΔtΔtref其中，ΔVstep是一个固定的台阶电压，在数字控制中可以取DAC的量化电压；确定开关模式控制变量Mode_s，当Counter≦N-2时，Mode_s取0；当Counter＝N-1时，Mode_s取1；当Counter＝N时，Mode_s取2。

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权利要求：

百度查询： 南京理工大学 一种原边反馈变换器及开关控制方法

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