[發明專利]一種動態響應優化的開關電源控制方法

有效

• 申請號: 201710094409.8
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106787695B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 錢欽松;謝明楓;劉琦;朱俊杰;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

一種動態響應優化的開關電源控制方法，基于包括Buck降壓拓撲電路，定頻LLC調壓電路，輸出電壓采樣電路以及以微控制器為控制核心的控制電路構成的控制系統。采樣得到系統調節過程中有關動態響應效果的評價因素，包括調節過程中的超調量以及系統輸出電壓的穩定時間，多目標優化算法模塊根據超調量以及系統輸出電壓的穩定時間，評估PID控制模塊的性能，并最終迭代得到能夠使得PID控制模塊的控制過程中的超調量以及穩定時間達到最優的參數，從而使得系統的動態響應效果達到最優。

技術領域

本發明涉及開關電源的控制方法，尤其涉及一種基于多目標優化算法的動態響應優化開關電源控制方法。

背景技術

在開關電源領域，動態響應是評估開關電源性能的一個重要指標，改善數字電源的控制方法可以提高開關電源動態響應能力。目前的控制方式中歸納起來主要由三種數字控制方法，第一種是基于線性補償器的控制方法，利用數字控制的靈活性，調整合適的控制參數或者補償器形式，以使系統達到較高的帶寬，同時又具有足夠的穩定裕量。此種控制方式采用固定的開關頻率，可以減小噪音問題，實現電壓的快速調節并且容易實現成本低。但是這些方法受到電壓環路的有限帶寬以及數字控制器結構限制，帶寬很難調整到較高。

另一種是基于自適應PID和模糊PID的原理，對于一個電源系統，對應不同的工作狀態時設計不同的參數，在電源工作的時候，控制器可以根據電源的工作狀況自行完成PID參數的切換，使電源一直工作在最佳工作狀態,但是該方法需在系統設計時進行PID參數設計，無法在系統運行時根據系統的實際性能表現來優化PID控制模塊。

還有一種是加入非線性的控制方式，使得電源工作在動態條件時，非線性控制器發揮作用，提高系統的帶寬，基于電壓模式的滯環控制方式可以實現恒定的開關頻率具有可變的滯環帶寬，在一些應用中可以作為提高動態響應的備選方案。但是在實際的應用中，以上方案往往會受到各種各樣的限制，比如說電壓模式的滯環控制不能直接應用于Boost變換器，在Buck變換器中又會和電壓調節模式相互影響，電流模式的滯環控制器可以避免這些問題，但是他們在實際應用之中卻有較大的難度。

以上控制模式在電源設計之初均需對控制系統進行設計，以適應系統可能面對的各種情況，往往牽扯到負載的公式推導，此外在高頻開關電源中，公式推導與系統的實際工作狀況往往會出現偏差從而導致系統的設定出現偏差導致系統的工作失效。

隨著現代各式設備均朝著智能化的方向發展，實現一種在輸出電壓穩定的情況下能夠根據系統的運行中的各項數據對開關電源的PID控制模塊實現動態調優以實現最優的動態響應效果的控制方式顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術存在的不足提供一種基于多目標優化算法的動態響應優化開關電源控制方法。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：一種動態響應優化的電源控制方法，其特征在于：基于包括前級Buck降壓拓撲電路，后級定頻LLC調壓電路，輸入電壓采樣電路、采樣放大隔離電路以及以微控制器為控制核心的控制電路構成的控制系統，輸出電壓采樣電路采樣后級定頻LLC的輸出電壓，然后通過采樣放大隔離電路輸出給微控制器為控制核心的控制電路，以微控制器為核心的控制電路的輸出信號分別控制前級Buck降壓拓撲電路中的兩個開關管和后級定頻LLC調壓拓撲電路中的四個開關管，其中：

輸出電壓采樣電路通過后級定頻LLC調壓拓撲電路的負載電阻R₁,R₂分壓采樣，電阻R₁的一端連接后級定頻LLC調壓拓撲電路的，電阻R₁的另一端連接電阻R₂的一端并作為電壓采樣輸出端，電阻R₂的另一端連接輸出地端；

采樣放大隔離電路為運算放大器k₁，運算放大器k₁的負端連接電壓采樣輸出端，運算放大器k₁的正端連接輸出地端；