[發(fā)明專利]一種數(shù)字電源及其優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710173145.5
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN108631549A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱楊飛;李瑞鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 智瑞佳（蘇州）半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 蘇州慧通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

1.一種數(shù)字電源，其特征在于包括：接口單元，中央處理單元，脈寬調(diào)制器PWM單元，優(yōu)化單元，比例-積分-微分控制器PID單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC單元，升/降壓式變換器Buck/Boost單元；

其中，所述中央處理單元控制所述優(yōu)化單元、所述脈寬調(diào)制器PWM單元與所述比例-積分-微分控制器PID單元動態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓；

所述接口單元用來接收用戶配置目標(biāo)電壓；

所述接口單元將接收到的所述目標(biāo)電壓信號傳輸給所述中央處理單元；

所述中央處理單元將目標(biāo)電壓信號傳輸給所述比例-積分-微分控制器PID單元；

所述比例-積分-微分控制器PID單元將計(jì)算出的占空比信號傳輸給所述脈寬調(diào)制器PWM單元或者所述優(yōu)化單元；

所述脈寬調(diào)制器PWM單元將脈沖信號傳輸給所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元，并通過所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元控制輸出電壓；

所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元將輸出電壓信號傳輸給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC單元；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC單元再將轉(zhuǎn)化后的信號反饋傳輸給所述比例-積分-微分控制器PID單元；

所述優(yōu)化單元計(jì)算目標(biāo)電壓與所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元的輸出電壓的線性關(guān)系，并進(jìn)行時(shí)序優(yōu)化；

所述優(yōu)化單元將優(yōu)化后的占空比信號傳輸給所述脈寬調(diào)制器PWM單元，所述脈寬調(diào)制器PWM單元再根據(jù)占空比信號傳輸脈沖信號給所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元，并通過所述升/降壓式變換器Buck/Boost單元控制輸出電壓。

2.一種數(shù)字電源的優(yōu)化方法，其特征在于，包括接口單元，中央處理單元，脈寬調(diào)制器PWM單元，優(yōu)化單元，比例-積分-微分控制器PID單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC單元，升/降壓式變換器Buck/Boost單元，所述數(shù)字電源的優(yōu)化方法通過與傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制器PWM動態(tài)調(diào)節(jié)相結(jié)合，定位出目標(biāo)電壓值與脈寬調(diào)制器PWM占空比的關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種數(shù)字電源的優(yōu)化方法，其特征在于，若目標(biāo)電壓值恰好位于脈寬調(diào)制器PWM某個(gè)占空比，那么不需要再進(jìn)行優(yōu)化，直接輸出即司。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種數(shù)字電源的優(yōu)化方法，其特征在于，若目標(biāo)電壓值位于脈寬調(diào)制器PWM某兩個(gè)相鄰占空比之間，那么計(jì)算出該兩個(gè)相鄰占空比對應(yīng)的輸出電壓值，且計(jì)算出目標(biāo)電壓值與其相鄰占空比對應(yīng)的輸出電壓值的線性關(guān)系，然后通過在時(shí)域上切換占空比來表達(dá)出該線性關(guān)系，使得電源的實(shí)際輸出電壓更加接近于目標(biāo)電壓值。

5.根據(jù)權(quán)利要求2-3任一所述一種數(shù)字電源的優(yōu)化方法，其特征在于，該優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟一，用戶通過接口單元配置目標(biāo)電壓值V_T；

步驟二，接口單元將目標(biāo)電壓信號傳輸給中央處理單元，中央處理單元控制比例-積分-微分控制器PID單元計(jì)算出占空比，并將占空比傳輸給脈寬調(diào)制器PWM單元；

步驟三，脈寬調(diào)制器PWM單元根據(jù)接收到的占空比傳輸脈沖信號給升/降壓式變換器Buck/Boost單元，控制升/降壓式變換器Buck/Boost單元輸出電壓；

步驟四，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC單元檢測升/降壓式變換器Buck/Boost單元的輸出電壓，并傳輸給比例-積分-微分控制器PID單元；

步驟五，重復(fù)步驟二至步驟四，直到系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定；

步驟六，若動態(tài)穩(wěn)定時(shí)，脈寬調(diào)制器PWM單元的脈沖信號占空比不再變化，即目標(biāo)電壓值V_T恰好位于該脈寬調(diào)制器PWM單元的占空比，那么不需要進(jìn)行優(yōu)化，通過升/降壓式變換器Buck/Boost單元繼續(xù)保持穩(wěn)定輸出即可；

步驟七，若動態(tài)穩(wěn)定時(shí)，脈寬調(diào)制器PWM單元占空比在兩個(gè)相鄰占空比P1與P2之間來回切換，那么需要進(jìn)行下面步驟的優(yōu)化；

步驟八，比例-積分-微分控制器PID單元將計(jì)算出的占空比傳輸給優(yōu)化單元，并通過優(yōu)化單位計(jì)算出目標(biāo)電壓值V_T與V₁與V₂的線性關(guān)系：

V_T＝A·V₁+B·V₂

其中，

步驟九，優(yōu)化單元同時(shí)將A和B擴(kuò)大N倍，得到近似最小整數(shù)Ai和Bi，即

A_i/B_i≈A/B

步驟十，優(yōu)化單元在時(shí)域上控制脈寬調(diào)制器PWM單元的占空比切換，分別為A_i次P₁與B_i次P₂，從而通過升/降壓式變換器Buck/Boost單元將輸出電壓值調(diào)整至接近目標(biāo)電壓值。