專利名稱：無電解電容的磁集成Vcc電源模塊控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別涉及一種無電解電容的低壓電源模塊的控 制方法。
背景技術(shù)：
低壓直流電源模塊，除在電子電路中，作為單片機(jī)、集成電路(IC)的工 作電源Vcc之外，還可以直接成為產(chǎn)品，例如電動工具充電器、電動車充電器、 大型蓄電池充電器等等。用硅鋼片小型變壓器，把50Hz工頻交流電壓降壓，經(jīng) 整流和濾波之后，輸出小功率直流電源。由于工頻變壓器的體積不能做得太小， 難以做成令人滿意的小模塊，尤其是須濾平整流后的工頻紋波(半波50Hz，全 波100Hz)，須用大電容量電解電容器，可靠性更差。用高頻開關(guān)電源，用高頻 磁芯做的高頻電子變壓器，比相同功率的工頻變壓器的重量和體積大幅度減輕 及縮小，但是，傳統(tǒng)的Vcc電源仍然使用鋁電解電容或鉭電解電容，于是，電 解電容的不可靠性，制約了低壓直流電源模塊的可靠性。
所有的電解電容產(chǎn)品外殼，都開了一個十字凹痕或K字形凹痕，就是生產(chǎn) 廠家對電解電容產(chǎn)品可能爆炸的預(yù)估性， 一旦電解質(zhì)高溫沸騰(民品85。C、工 業(yè)品105°C、特殊用途125t)產(chǎn)生氣化時，允許電解電容氣化物從凹痕處爆炸。 不但可能產(chǎn)生電解質(zhì)化學(xué)污染，而且電解質(zhì)對電容的金屬極板的電化學(xué)作用， 使其壽命有限(一般小于0.3萬小時，高價優(yōu)質(zhì)長壽命電解電容也難保證超過
3l萬小時)。另外，電解電容的體積較大，也不利于做成輕薄短小的電源模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無電解電容磁集成Vcc電源模塊的控制方法。該 方法制造的電源模塊不使用電解電容，可以避免電解質(zhì)化學(xué)污染，提高低壓直 流電源模塊的可靠性，可以做成輕薄短小的低壓開關(guān)電源模塊。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述無電解電容低壓直流電源模塊控制方法
的技術(shù)問題
采用單片機(jī)軟件方法，產(chǎn)生多相高頻方波脈沖群，用多組不同相位的高頻
方波脈沖，分別控制多相位電力電子開關(guān)的"通"(0N)和"斷"(OFF),實(shí)現(xiàn) 多相高頻CUK開關(guān)電源DC-DC變換器的控制。其控制方式及步驟為
各相CUK變換器每次"通"(ON)或"斷"(OFF),均給予輸出端輸送一個 有源微分電能，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對這些高頻有源微分電能的高速調(diào)控，用以代替 傳統(tǒng)用無源電解電容貯存電荷抑平直流紋波的方法。
當(dāng)輸入電源Vac波動下浮時，或者輸出電流增大，均使輸出電壓V。下浮， 看作谷值紋波增大時，單片機(jī)負(fù)反饋數(shù)碼系統(tǒng)迅即增加CUK相數(shù)、增大脈寬、 提高頻率，即用增加有源微分電能的有源電力電子學(xué)方法，來填平下陷的谷值 紋波。
反之，當(dāng)輸入電源Vac波動上浮時，或者輸出電流減小，均使輸出電壓V。 上浮，看作峰值紋波增大時，單片機(jī)負(fù)反饋數(shù)碼系統(tǒng)迅即減少CUK相數(shù)、減小 脈寬、降低頻率，即用減少有源微分電能的有源電力電子學(xué)方法，來削平上漲 的峰值紋波。
本發(fā)明的有益效果是，采用本技術(shù)方案的Vcx電源模塊，因為不使用可靠性最差的電解電容元件，使本模塊可靠性大幅度提升，并由于應(yīng)用高速單片機(jī)及 磁集成技術(shù)，使本模塊的性價比，超越傳統(tǒng)有電解電容的L模塊。


圖1是無電解電容的磁集成Vcc電源模塊拓?fù)涫疽鈭D。
圖2是無電解電容的磁集成Vcc電源模塊控制方法示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合圖1，具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式如下
從電解電容在傳統(tǒng)有電解電容Vcc模塊之中的功能看，電解電容的主要作 用，是把電力峰值+Au。的電荷，貯存于電解電容之中，稱為"充電"。然后， 在電力下陷低谷-Au。時，釋放貯存電荷，稱為"放電"；電解電容用"充電"來 吸收峰值紋波，又用"放電"來填平谷值紋波，起著平滑直流電壓紋波的作用。
一般無源等效替代方法，是用非電解質(zhì)的交流長壽命電容一微法，來替代 有電解質(zhì)的短壽命電解電容一微法，這種等效替代方法，是實(shí)現(xiàn)無電解電容最 基本的，但是消極的策略之一，治標(biāo)不治本，帶來成本增加，體積增大，實(shí)用 性差。
電解電容是一個固定電容量，其貯存電荷能量有限，其抑平輸出紋波的能 力也是有限的。如圖1所示，本發(fā)明采用多相高頻CUK開關(guān)電源的方法，并利 用磁集成技術(shù)，用有源微分電能調(diào)控手段，來抑平輸出紋波的能力是可大可小， 靈活可控的。用單片機(jī)高速調(diào)控高頻多相CUK開關(guān)電源的方法，可以不用電解
電容，而能夠?qū)崿F(xiàn)與有電解電容相似或更優(yōu)良的紋波系數(shù)。
并且，由于磁集成TR的線圈之間互感耦合作用，有利于抑平紋波。 本發(fā)明提供更積極的方法是用單片機(jī)高速控制數(shù)碼技術(shù)，用軟件方法產(chǎn)生多相高頻方波脈沖群，分別控制多相電力電子開關(guān)的"通"(ON)或"斷"(OFF)， 進(jìn)行CUK變換，由于串聯(lián)電感(U或U或L?！返淖饔?，使每相的電子開關(guān)均 實(shí)現(xiàn)"零電流接通"(ZCT)，又由于電容(Ca或Cb或Cc)經(jīng)二極管(Da或Db 或Dc)與電力電子開關(guān)并聯(lián)的作用，使每相的電力電子開關(guān)均實(shí)現(xiàn)"零電壓斷 開"(ZVT)，所以開關(guān)損耗極小。又由于開關(guān)頻率較高，所以，電感及電容量均 較小。還由于TR磁集成的感應(yīng)耦合，使一部分紋波得以抵消。又由于三相高頻 開關(guān)輸出的三倍頻作用，輸出端電容C。的紋波得以抵消。再由于三相高頻開關(guān) 輸出的三倍頻作用，輸出端電容C。的紋波頻率是電力電子開關(guān)頻率的三倍，所 以C。電容量不必太大，都可以實(shí)現(xiàn)有足夠低的紋波效果。
權(quán)利要求
1、一種無電解電容的磁集成Vcc電源模塊的控制方法，其特征在于用高頻方波脈沖控制電力電子開關(guān)的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)多相高頻CUK開關(guān)電源DC-DC變換，其控制方法步驟為，當(dāng)輸出電壓V0波動下浮時，增加CUK相數(shù)，增大脈寬、提高頻率，填平下陷的谷值紋波；當(dāng)輸出電壓V0波動上浮時，減少CUK相數(shù)，減小脈寬、降低頻率，削平上漲的峰值紋波；所述控制方法為采用多相高頻方波脈沖分別控制多相電力電子開關(guān)，進(jìn)行多相高頻有源微分電能增減的有源電力電子方法，取代傳統(tǒng)電解電容充放電抑平紋波。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種無電解電容的磁集成Vcc電源模塊的控制方法， 其特征在于用單片機(jī)高速調(diào)控高頻多相CUK開關(guān)電源，對高頻有源微分電能的 高速調(diào)控。
全文摘要
一種無電解電容的磁集成Vcc電源模塊的控制方法，它是用高頻方波脈沖控制電力電子開關(guān)的“通”和“斷”，實(shí)現(xiàn)多相高頻CUK開關(guān)電源DC-DC變換的控制。本發(fā)明的有益效果是，采用本技術(shù)方案的VCC電源模塊，因為不使用可靠性最差的電解電容元件，使本模塊可靠性大幅度提升，并由于應(yīng)用高速單片機(jī)及磁集成技術(shù)，使本模塊的性價比，超越傳統(tǒng)有電解電容的VCC模塊。
文檔編號H02M3/10GK101295926SQ20081007364
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者王希天, 申莉萌 申請人:申莉萌