[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

技術領域

本發明屬于電子設計技術領域，具體涉及一種雙路輸出DC-DC變換器系統及其控制方法。

背景技術

單路輸出變換器具有輸出電壓穩定、紋波小、負載調整率高、動態響應速度快的特點。然而，實際應用中很多設備需要多路輔助電源，若每路輔助電源采用單獨的變換器和高壓隔離變壓器，勢必造成供電系統體積龐大，使得輔助電源設計復雜化，從而降低設備的可靠性。

采用多路輸出變換器拓撲代替多個單路輸出變換器拓撲，可解決因多個獨立DC/DC變換器組合產生的干擾，簡化電路設計、縮小供電設備體積、降低成本，提高電源可靠性指標。然而，多路輸出正激變換器在主路輸出負載或輔路輸出負載變化時，會引起輔路電壓產生較大范圍的波動，存在交叉調整問題。因此，設計一種雙路輸出DC-DC變換器系統及控制方法具有實際應用價值。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種雙路輸出DC-DC變換器系統及其控制方法，主電路采用正激式DC-DC變換器，通過ARM處理器智能判斷主路和輔路，兩路均采用閉環控制方法，同時控制功率開關管的占空比，提高雙路輸出正激電源在輸出負載變化應用環境中的輸出電壓精度和動態性能，改善交叉調整率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

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、采樣電路、控制器、第一路驅動電路和第二路驅動電路，主電路正激式DC-DC變換器雙路輸出端同時連接采樣電路輸入端，采樣電路輸出端連接控制器輸入端，控制器輸出端一端連接DC-DC變換器第一路驅動電路，另一端連接DC-DC變換器第二路驅動電路，形成閉環反饋系統；控制器、第一路驅動電路、第二路驅動電路分別于主電路雙路輸出正激式DC-DC變換器相連接；

所述的主電路雙路輸出正激式DC-DC變換器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采用相應的控制策略；

所述的第二路驅動電路采用相應的控制策略。

一種雙路輸出DC-DC變換器的控制方法，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。

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)。

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。