如何控制电源的开关

核心提示控制电路则是通过采样功率级的状态信号,输出开关管的驱动信号.利用功率级的当前状态来调节开关的占空比,使系统能够在各种扰动下,保证相对稳定的输出.由此可以看出开关电源的控制电路在整个系统中的作用也是至关重要的.开关电源的其它功能,如遥控、过流

控制电路则是通过采样功率级的状态信号,输出开关管的驱动信号.利用功率级的当前状态来调节开关的占空比,使系统能够在各种扰动下,保证相对稳定的输出.由此可以看出开关电源的控制电路在整个系统中的作用也是至关重要的.开关电源的其它功能,如遥控、过流保护等功能都是通过控制电路来实现的.

开关电源的控制方法主要有:电压型、电流型、电荷型、平均电流型和V2型等.

一、电压型控制方法

传统的PWM型DC—DC变换器常采用电压型控制.电压型控制方法只对输出电压采样,作为反馈信号实现闭环控制,以稳定输出电压.因为是单环控制所以便于分析和设计.但是由于基本开关变换器是一个含有电感、电容的二阶系统,我们知道二阶系统是一个有条件稳定系统,通常要在控制中增加补偿电路,才能使系统稳定工作.

二、电流型控制方法

根据控制理论,一个n阶系统要达到最优控制需要n个独立的反馈变量,所以同时引入电容电压和电感电流两个状态变量的电流型控制方法提高了PWM控制策略的性能.与电压型控制方法相比,电流型控制方法由于具有自动限流、对输入电压变化有更快的响应速度、闭环系统稳定性高等优点,从而使电流型控制方法得到了广泛的应用.但是电流型控制方法在占空比大于50%时,会产生开环不稳定和次谐波振荡,需要增加斜坡补偿来消除.由于电流型的电流纹波幅值比较小,所以抗干扰性差,并且峰值电流和平均电流存在误差,对电流的控制精度不高.

三、V2控制方法

V2控制方法仍然是双环控制,只是用输出电压的纹波代替了电流型控制方法中的电流纹波.所以V2控制方法不但具有电流型控制方法的输入电压动态响应速度快、闭环系统稳定性高等优点,而且对负载的变化具有超快的响应速度.但是V2控制方法没有自动限流的功能,同样需要增加斜坡补偿来消除占空比大于50%时的开环不稳定和次谐波振荡.

当前,信息产业异军突起,微处理芯片技术飞速发展,微处理芯片对电源性能指标(特别是瞬态响应)的要求越来越严格.V2控制方法由于具有对负载变化的超快的响应速度,有望成为新一代电源的首选控制方法.

摘自:大比特论坛。

THX202H采用专利技术防过载防饱和、能满足更高绿色环保标准的开关电源集成电路。适用于手机充电器等小功率开关电源设备。特点?防过载防饱和专利技术设计,能及时防范过载、开关变压器饱和、输出短路等故障;?采用内置功率三极管为开关管;同时利用其放大作用完成启动,并将启动电阻的功耗减少10倍以上;?内置斜坡补偿电路、热保护电路、斜坡电流驱动电路;?宽压输出5.5W,220Vac输出8W;无输出功耗可小于0.25W。框图管脚描述管脚符号管脚描述1OB功率管基极,和启动电流控制端2CT振荡器C输入端3GND接地端4FB反馈输入端5VCC正电源端6OE功率管发射极,和启动电流输入端7OC功率管集电极8OC功率管集电极片内测试脚VR2.5V基准片内测试脚IS功率管电流原理描述?上电后为启动阶段,此阶段,VR无输出,三极管Q2关断,FB上拉电流源关闭;外围电路从OB输入小电流(约0.05~0.2mA)到高压功率管Q1基极,Q1集电极OC和发射极OE输入启动电流到VCC;OB内电路控制Q1基极电流,限制Q1集电极OC电流(即THX202H启动接受电流,约2mA),从而保证了Q1的安全;在VCC电压上升到8.8V,启动阶段结束,进入正常阶段。?正常阶段,VCC电压应保持在4.75~9.8V,VR输出2.5V基准;FB上拉电流源开启;振荡器输出OSC1决定最大占空比,输出OSC2试图触发电源进入开周期、及屏蔽功率管开启电流峰;若FB小于1.8V(约在1.2-1.8V之间)后,FB越小振荡器周期越宽、直至振荡器停振(此特性降低了开关电源的待机功耗);若外围反馈试图使VCC大于9.8V,则内电路反馈到FB使VCC稳压在9.8V(利用此特性可以不采用外围反馈电路,由内电路稳定输出电压,但稳压精度较低);开周期,Q1基极开电流,Q2下拉Q1发射极到IS,而且采用斜坡电流驱动(指Q1基极开电流是IS的函数,当IS=0V时开电流约24mA,然后开电流随IS线性增加,当IS增加到0.6V时开电流约40mA,此特性有效地利用了开电流,降低了THX202H的功耗),若IS检测到FB指定电流则进入关周期;关周期,Q1基极下拉,Q1不会立即关断,但OE箝位1.5V(Q1关断后基极反向偏置,提高了Q1的耐压);在开或关周期,如检测到Q1超上限电流,则上限电流触发器优先置位,强制FB下降,占空比变小,从而保护Q1和变压器;在下一个关周期开始沿或FB小于1.8V,上限电流触发器复位。另外,THX202H内置热保护,在内温度高于125℃后调宽振荡器的周期,使THX202H温度不超过135℃。内置斜坡补偿,在THX202H大占空比或连续电流模式时能稳定开/关周期。?若VCC降到4.4V左右,振荡器关闭,OSC1、OSC2低电平,电源保持关周期;VCC继续下降到3.8V左右,THX202H重新进入启动阶段。

 
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