一种脉冲电流控制方法、控制装置及开关电源与流程

本发明涉及电源，特别涉及一种脉冲电流控制方法、控制装置及开关电源。

背景技术：

1、现有的大功率半导体激光器的脉冲恒流源功率变换，功率管的工作区间主要工作在线性模式。与线性模式脉冲恒流源相比，工作在开关调整模式的恒流源效率更高，调节范围更宽，但是也存在许多挑战，比如希望脉冲电流边沿很快(us级上升及下降时间)，以及电流纹波小等。而开关调制模式的恒流源由于开关频率限制及控制环路的带宽限制，无法对瞬变的脉冲信号进行及时响应调整，输出电流的上升沿会存在一定欠冲。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种脉冲电流控制方法、控制装置及开关电源，至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、作为本发明的第一个方面，所提供的脉冲电流控制方法的实施例技术方案如下：

3、一种脉冲电流控制方法，应用于开关电源，所述开关电源包括依次串联的恒流输出电源、电感和旁路管，恒流输出电源的主功率管的控制信号为第一控制信号，旁路管一端为所述开关电源的正输出端、另一端为所述开关电源的负输出端，通过控制所述旁路管的开通与关断以实现开关电源的输出电流为所述脉冲电流，其中，所述脉冲电流控制方法包括：

4、依据所述开关电源的工作状态调节所述第一控制信号的控制量：

5、当所述开关电源处于脉冲电流输出平稳期，采用闭环控制策略，依据环路误差信号和三角波信号的比较结果调节所述控制量，使得开关电源的输出电流趋于目标电流；

6、当所述开关电源处于脉冲电流输出上升期，采用开环控制策略，所述控制量为设定值，以抑制开关电源输出的能量不足造成欠冲。

7、可选地，所述依据所述开关电源的工作状态调节所述第一控制信号的控制量包括：

8、所述第一控制信号来自于第一原始控制信号，所述第一原始控制信号为占空比为50%且包含死区时间的pwm方波；

9、获取表征电感电流与目标电流偏差的误差信号，作为所述环路误差信号；

10、产生一三角波信号，所述三角波信号与所述第一控制信号同步；

11、将所述环路误差信号和所述三角波信号进行比较生成砍波信号：当所述三角波信号在上升过程中触碰到所述环路误差信号时产生所述砍波信号，但当所述开关电源处于脉冲电流输出上升期时所述砍波信号被屏蔽；

12、依据所述砍波信号对第一原始控制信号进行处理后生成所述第一控制信号：当产生了所述砍波信号时，在所述砍波信号产生之时将所述第一原始控制信号后面的信号屏蔽后作为所述第一控制信号；当没有产生所述砍波信号时，直接将所述第一原始控制信号作为所述第一控制信号。

13、作为本发明的第一个方面，所提供的脉冲电流控制装着的实施例技术方案如下：

14、一种脉冲电流控制装置，应用于开关电源，所述开关电源包括依次串联的恒流输出电源、电感和旁路管，恒流输出电源的主功率管的控制信号为第一控制信号，旁路管一端为所述开关电源的正输出端、另一端为所述开关电源的负输出端，通过控制所述旁路管的开通与关断以实现开关电源的输出电流为所述脉冲电流，其中，所述脉冲电流控制装置被配置为：

15、依据所述开关电源的工作状态调节所述第一控制信号的控制量：

16、当所述开关电源处于脉冲电流输出平稳期，采用闭环控制策略，依据环路误差信号和三角波信号的比较结果调节所述控制量，使得开关电源的输出电流趋于目标电流；

17、当所述开关电源处于脉冲电流输出上升期，采用开环控制策略，所述控制量为设定值，以抑制开关电源输出的能量不足造成欠冲。

18、可选地，所述脉冲电流控制装置包括：

19、第一原始控制信号产生单元，用于产生第一原始控制信号，所述第一控制信号来自于所述第一原始控制信号，所述第一原始控制信号为占空比为50%且包含死区时间的pwm方波；

20、环路误差信号获取单元，用于获取表征电感电流与目标电流偏差的误差信号，作为所述环路误差信号；

21、三角波信号产生单元，用于产生一三角波信号，所述三角波信号与所述第一控制信号同步；

22、砍波信号产生单元，用于将所述环路误差信号和所述三角波信号进行比较生成砍波信号：当所述三角波信号在上升过程中触碰到所述环路误差信号时产生所述砍波信号，但当所述开关电源处于脉冲电流输出上升期时所述砍波信号被屏蔽；

23、第一控制信号生成单元，用于依据所述砍波信号对第一原始控制信号进行处理后生成所述第一控制信号：当产生了所述砍波信号时，在所述砍波信号产生之时将所述第一原始控制信号后面的信号屏蔽后作为所述第一控制信号；当没有产生所述砍波信号时，直接将所述第一原始控制信号作为所述第一控制信号。

24、可选地，所述环路误差信号获取单元包括误差放大器、电阻r3、电阻r4、电容c2和电容c3，所述电阻r3一端连接表征电感电流大小的电流采样信号ifb，所述电阻r3另一端同时连接所述误差放大器的反相输入端、所述电阻r4一端和所述电容c3一端，所述误差放大器的同相输入端连接表征目标电流大小的参考电压iref，所述电阻r4另一端连接所述电容c2一端，所述电容c3另一端、所述电容c2另一端和所述误差放大器的输出端连接在一起输出所述环路误差信号。

25、可选地，所述三角波信号产生单元包括电阻r1、电阻r2、开关管q1、开关管q2和电容c1，所述电阻r1一端和所述电阻r2一算连接在一起用于输入供电电压vdd，所述电阻r1另一端同时连接所述开关管q1一端和所述开关管q2的控制端，所述开关管q1的控制端连接所述第一控制信号，所述电阻r2另一端、所述开关管q2一端和所述电容c1一端连接在一起输出所述三角波信号，所述开关管q1另一端、所述开关管q2另一端和所述电容c1另一端用于接地。

26、可选地，所述砍波信号产生单元包括比较器和开关管q3，所述比较器的反相输入端输入所述环路误差信号，所述比较器的同相输入端输入所述三角波信号，所述比较器的输出端和所述开关管q3一端连接在一起输出所述砍波信号，所述开关管q3的控制端输入第二控制信号，所述开关管q3另一端接地；

27、其中：当电感电流大于设定阈值时，所述第二控制信号控制所述开关管q3关断；当所述电感电流小于或等于设定阈值时，所述第二控制信号控制所述开关管q3导通。

28、作为本发明的第三个方面，所提供的开关电源的实施例技术方案如下：

29、一种开关电源，所述开关电源包括依次串联的恒流输出电源、电感和旁路管，恒流输出电源的主功率管的控制信号为第一控制信号，旁路管一端为所述开关电源的正输出端、另一端为所述开关电源的负输出端，通过控制所述旁路管的开通与关断以实现开关电源的输出电流为所述脉冲电流，其中：还包括上述第二个方面任一项所述脉冲电流控制装置。

30、可选地，所述恒流输出电源为隔离开关电源，所述隔离电源的原边为全桥电路。

31、本发明相较于现有技术的有益效果如下：

32、（1）本发明实施例采用环路控制，依据环路误差信号和三角波信号的比较结果调节第一控制信号的控制量，实时输出第一控制信号，能提升开关电源的瞬态性能；

33、（2）本发明实施例当开关电源处于脉冲电流输出上升期，第一控制信号的控制量为设定值，能有效抑制恒流输出电源输出的能量不足造成的脉冲电流波形上升沿出现欠冲，提高脉冲电流的波形质量。