[發明專利]一種雙路輸出DC?DC變換器系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201710124538.7
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106787772A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張婷;黃世奇;徐飛
• 申請（專利權）人: 西京學院
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司61202
• 代理人: 高亦哲

1.一種雙路輸出DC-DC變換器系統，包括主電路雙路輸出正激式DC-DC變換器(1)、采樣電路(2)、控制器(3)、第一路驅動電路(4)和第二路驅動電路(5)，其特征在于，主電路正激式DC-DC變換器(1)雙路輸出端同時連接采樣電路(2)輸入端，采樣電路(2)輸出端連接控制器(3)輸入端，控制器(3)輸出端一端連接DC-DC變換器第一路驅動電路(4)，另一端連接DC-DC變換器第二路驅動電路(5)，形成閉環反饋系統；控制器(3)、第一路驅動電路(4)、第二路驅動電路(5)分別于主電路雙路輸出正激式DC-DC變換器(1)相連接；

所述的主電路雙路輸出正激式DC-DC變換器(1)采用正激式拓撲結構，將正激變換器中二次側串接的整流二極管均替換為功率開關管S₁和S₂，實現兩路輸出的同步控制功能；

所述的采樣電路(2)采樣輸出電流、電感電流和輸出電壓，并將采樣信息發送到控制器；

所述的控制器(3)采用STM32F4處理器，實現對兩路輸出功率的計算、比較，判斷出主路和輔路，并發送信息到第一路驅動電路和第二路驅動電路；

所述的第一路驅動電路(4)采用相應的控制策略；

所述的第二路驅動電路(5)采用相應的控制策略。

2.一種雙路輸出DC-DC變換器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采樣電路采樣雙路輸出的輸出電流i_o(t)、電感電流i_L(t)和輸出電壓U_o(t)；

2)將采樣信息送入控制器，根據公式R_L＝U_o(t)/i_o(t)計算出實時負載阻抗值R_L1和R_L2，再根據公式計算兩路對應的輸出功率P_o1和P_o2；

3)控制器將P_o1和P_o2作比較來確定主路和輔路；

4)根據判斷結果采用相應的控制策略，主路采用主路控制策略，同步控制變壓器原邊主開關管Q和主路整流二極管S₁的導通與關斷時間，輔路采用輔路控制策略，同步控制整流二極管S₂的導通與關斷時間。

5)根據不同步控制策略，同步控制雙路輸出變換器開關管的占空比，使輸出電壓均穩定。

3.根據權利要求2所述的一種雙路輸出DC-DC變換器的控制方法，其特征在于，所述的步驟1)中電流檢測電路采用霍爾傳感器CSM001A，其匝數比為25:1000，可根據電路電流大小i和處理器處理最大電壓V_max，計算出采樣電阻R，即滿足R<V_max/(40i)。

4.一種雙路輸出DC-DC變換器的控制方法，其特征在于，所述的步驟3)中判斷主路和輔路的具體步驟為：

①如果P_o1≥A*P_o2，則第一路輸出為主路，第二路輸出為輔路；

②如果P_o1＜A*P_o2，則第二路輸出為主路，第一路輸出為輔路；

其中，系數A對控制策略起著關鍵作用，采用仿真與實驗相結合的方法，根據大量實驗數據基于插值方法擬合曲線獲得A值，并綜合考慮精度和實現復雜度，對擬合算法、插值階數進行優化以實現最優控制。

5.一種雙路輸出DC-DC變換器的控制方法，其特征在于，所述的步驟4)中控制策略包含主路控制策略和輔路控制策略兩部分，具體為：

①主路采用PID控制算法，PID控制器由比例調節器P、積分調節器I、微分調節器D組成，系統主要由PID控制器環節和被控對象兩部分組成，根據系統誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制，PID控制器是基本的控制裝置，它具有原理簡單、應用方便、適應性強的優點；

②輔路采用改進的滯環電流控制策略，對傳統滯環電流進行改進，利用電容電荷平衡原理，計算出負載電流變換時暫態滯環電流寬度，得出暫態滯環電流閾值，將實時電感電流值與閾值作比較，控制開關動作，從而穩定輸出電壓，滯環電流模式控制的轉換器是一個雙環控制系統，它在傳統的電壓控制模式的基礎上，增加電流反饋環，滯環電流模式控制相對于滯環電壓模式控制，具有動態響應快和內在的電流限制能力等優勢。