一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式psm控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于數字開關電源領域，尤其涉及一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈 沖模式PSM控制方法，該方法可以提高原邊反饋反激變換器的輕載效率。
【背景技術】
[0002] 隨著便攜式電子產品的日益發展和廣泛應用，隔離式AC-DC反激開關電源轉換器 因其電路結構簡單、能夠高效地提供多路直流輸出、且實現了從輸入到輸出的完全隔離、也 不需要輸出濾波電感、體積小、功率密度大、制造成本低，從而在電源適配器中占有很大的 市場。
[0003] 傳統的反激式AC-DC開關轉換器采用副邊反饋，也就是利用光耦合器來實現輸出 電壓的反饋和電氣隔離。但是光耦合器的電流傳輸比會隨著溫度的變化會呈非線性變化， 從而影響到輸出電壓采樣的精度。而原邊反饋控制方案直接從原邊繞組或輔助繞組上采樣 得到精確的輸出電壓信號，不僅避免了使用光耦合器又可以帶來高集成度、低成本、低功耗 等優點，因此原邊反饋技術得到越來越廣泛的應用。
[0004] 在世界能源日益緊缺的今天，節能減排已經成為發展的主流趨勢，世界能源標準 的要求也在一步步提高，不僅規定了轉換器在25 %、50 %、75 %、100 %負載條件下的最低平 均效率值，還規定了不同功率級電源的待機功耗值，并且，電子產品在大部分時間內都工作 在輕載或待機條件下，因此，提高輕載效率和減小待機功耗勢在必行。
[0005] 副邊反饋AC-DC開關電源轉換器在輕載時通常會采用PSM或BURST控制模式通過 關斷一部分開關周期來提高輕載效率，該方法電路結構簡單，但在傳統的控制方案中無法 應用于原邊反饋結構中，因為一旦關斷一個開關周期后副邊繞組上的電壓會一直衰減振蕩 以致無法再檢測正確的反饋數字信號。而原邊反饋AC-DC開關電源轉換器在輕載時只 能使用脈沖頻率調制模式（PFM)，該方法的效率在輕載時較PSM或BURST模式要低，而且有 頻率變化范圍很大不利于后級濾波、電路結構復雜、EMI性能較差的缺點。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的缺陷，本發明提出了一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模 式PSM控制方法，采用如下技術方案：一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式PSM控 制方法，其特征在于，基于包括采樣電路、誤差比較模塊、峰值電流控制模塊、跳周期控制模 塊、跳周期計數模塊和DPWM模塊構成的環路控制系統，在輕載條件下，該環路控制系統通 過采樣電路采樣輔助繞組上的膝電壓值V knee進入誤差比較模塊，經過AD轉換器轉換為數字 信號VFB后與參考電壓V KEF進行比較，得到誤差反饋信號A V FB，A VFB和此時峰值電流控制 模塊輸出的峰值電流信號IPK-起輸入到跳周期控制模塊，A VFB經過跳周期控制模塊內的 四個比較器和信號產生模塊的分析輸出合適的跳周期信號s[n] ;IPK經過跳周期控制模塊 內的占空比計算模塊產生占空比大小值d[n]，s[n] -方面和d[n] -起輸入到DPWM模塊輸 出合適的占空比信號來驅動開關MOS管的工作，另一方面s [n]還輸入到跳周期計數模塊， 通過波形分析器判斷此時是否工作在最輕載或最重載情況下，并對最輕載和最重載情況進 行計數，經加法器輸出最輕載模式計數值CountdM和最重載模式計數值Count 遞到峰 值電流模塊，峰值電流模塊中的兩個比較器和峰值電流設定模塊，經過運算分析，選擇下一 個周期合適的IPK以減小輸出電壓紋波，然后再次對輔助繞組上的膝電壓進行采樣，并重復 上述過程從而形成循環，來控制數字電源的穩壓輸出。
[0007] 所說誤差比較模塊包括AD轉換器和一個比較器，采樣電路采樣輔助繞組上的電 壓Vaux，定義當原邊反饋反激變換器的副邊電流下降為零時，對應輔助繞組上的電壓值V aux 就叫做膝電壓，誤差比較模塊的輸入為膝電壓，經過AD轉換器轉換為數字信號VFB 后，傳遞到比較器的正端，比較器的負端連接數字參考信號VKEF，比較器的輸出是誤差反饋 信號A VFB。
[0008] 所說峰值電流控制模塊包括兩個比較器compl和comp2以及峰值電流設定模 塊，由跳周期計數模塊中加法器輸出的最重載模式計數值C〇untim和最輕載模式計數值 Couni^分別輸入到比較器compl和comp2的正向端，比較器compl和comp2的負向端分別 是兩個參考數值乂和M 2，比較器compl和comp2分別輸出的A和B值以及上一周期的峰值 電流值IPK[n]進入到峰值電流設定模塊，經過運算后輸出下一周期的峰值電流值I PK[n+l]; 峰值電流設定模塊在IPK[n] = IPK[kj^狀態下，如檢測到連續多Mi個工作狀態在最重載 Countmi> Mi，即A = 1時，下個周期的峰值電流應該跳至IPK[n+l] = IPK[k+1];如檢測到連 續彡M2個工作狀態在最輕載Count M 2，即B = 1時，下個周期的峰值電流應該跳至 IPK[n+l]= IpK[k-1]; 否則仍保持不變IPK[n+l]= IpK[k]。
[0009] 所說跳周期控制模塊包括四個比較器comp3、comp4、comp5和comp6以及信號產生 模塊，誤差比較模塊輸出的誤差反饋信號AV FB*別連接到四個比較器C〇mp3、C〇mp4、C〇mp5 和comp6的負向端，四個比較器comp3、comp4、comp5和comp6的正向端分別連接四個參考 誤差信號值AVI、AV2、AV3和AV4,八￥1〈八￥2〈0〈八￥3〈八￥4，四個比較器(：〇1即3、(3〇1即4、 comp5和comp6的輸出值C、D、E、F傳輸到信號產生模塊，信號產生模塊經過分析后輸出跳 周期控制模塊的第一輸出值跳周期信號s [n];峰值電流信號1^輸入到占空比計算模塊，經 過計算后輸出跳周期控制模塊的第二輸出值占空比大小值d[n];
[0010] 信號產生模塊的工作原理是：若A ￥^〈八￥1〈八￥2〈八￥3〈八料，說明此時給的占空 比控制信號還遠未能滿足數字電路恒壓的要求，所以此時應四個開關周期M0S管全導通， 即跳周期信號s[n]在四個周期內分別為1、1、1、1 ;同理，若AV1〈A Vfb〈AV2〈AV3〈AV4， 此時跳周期信號s[n]在四個周期內分別為0、1、1、1 ;若八￥1〈八￥2〈厶￥^〈八￥3〈八料，此時 跳周期信號s[n]在四個周期內分別為0、0、1、1 ;若AV1〈AV2〈AV3〈AVFB〈AV4,此時跳周 期信號s[n]在四個周期內分別為0、0、0、1 ;
[0011] 占空比計算模塊的工作原理是：在功率開關管M0S導通時，流過初級繞組的電 流IP線性增加，IP的上升斜率為：
【主權項】
1. 一種適用于原邊反饋反激變換器的跳脈沖模式PSM控制方法，其特征在于，基于包 括采樣電路、誤差比較模塊、峰值電流控制模塊、跳周期控制模塊、跳周期計數模塊和DPWM 模塊構成的環路控制系統，在輕載條件下，該環路控制系