[發明專利]一種數字電源占空比最大值的動態調節方法

有效

• 申請號: 201810341780.4
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108616209B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 肖文勛;沈銳耿;胡建雨;張波;黃子田
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;東莞市石龍富華電子有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種數字電源占空比最大值的動態調節方法，包括下述步驟：首先進行數據初始化，采集開關電源的輸出電壓V_o；然后通過輸入電壓V_in和所述的輸出電壓V_o計算動態調節占空比最大值D_max；再將該占空比最大值D_max和PI控制器的控制算法計算得到的占空比D進行比較；若D>D_max，則將當前的占空比D_set設置為D_max，否則D_set＝D，最后經驅動電路輸出PWM驅動信號方波。本發明方法簡單易用，且在數字處理芯片中所占據的內存空間和運算資源幾乎可以忽略不計，同時集成了軟啟動、短路保護、抑制負載跳變所引起的電壓過沖等多種保護功能，提升系統可靠性的同時不以犧牲開關電源的功率密度和效率為代價。

技術領域

本發明涉及數字開關電源領域，特別涉及一種數字電源占空比最大值的動態調節方法。

背景技術

隨著現代電源技術的發展，數字技術正在逐步成為電源系統設計的新趨勢。目前整個市場中數字電源所占的比例正在逐步增長。相比起已經發展得很成熟且在工業上已大規模應用的模擬電源技術，數字開關電源具有更強的靈活性和適應性。數字開關電源的優勢體現在，硬件系統的復雜程度并不隨著功能的增加而增加，即在提高系統可靠性的情況下不以犧牲電路板面積為代價，保證了一定的功率密度。同時由于減少了無源器件的使用，整個開關電源系統的效率也會有所上升。其次相比起模擬開關電源，數字開關電源的抗干擾能力比較強，提高了工作的可靠性，且現階段的數字處理器的運算能力較為強大，能快速處理目前較為先進且復雜的控制算法，同時其補償網絡的參數的調整較為方便，不需要去調節電路板上的無源器件，甚至可以根據工況的不同實時地調整補償網絡的參數，優化整個電源系統性能且保證了系統的穩定性。

以上種種靈活性使得數字開關電源在現階段的電源發展中脫穎而出，但數字開關電源隨著功能的增加，對數字處理芯片的運算能力也不斷提高，這需要功能更為強大的數字處理芯片，增加了芯片面積的同時也增加了一定的功耗，對輔助電源功率的要求也隨之提升，這在降低了系統的功率密度同時還降低了整個電源的效率，并且隨著一些保護和監視功能的增加，也會占據芯片的運算資源，在某些特殊情況下可能造成系統控制時序的紊亂，給系統帶來不穩定。因此需要一種集成多種保護功能的、占據較少運算資源的控制方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種數字電源占空比最大值動態調節方法，通過檢測當前輸出電壓的大小來限制最大占空比，且本發明的方法適用于Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Flyback等多種電路拓撲。

為實現以上目的，本發明采取如下技術方案：

一種數字電源占空比最大值的動態調節方法，包括下述步驟：

S1、首先進行數據初始化，采集開關電源的輸出電壓V_o；

S2、通過輸入電壓V_in和所述的輸出電壓V_o計算動態調節占空比最大值D_max；

S3、將步驟S2求得的動態調節占空比最大值D_max和PI控制器的控制算法計算得到的占空比D進行比較；

S4、根據步驟S3的比較結果重新確定占空比，最后經驅動電路輸出PWM驅動信號方波。

作為優選的技術方案，步驟S2中，計算動態調節占空比最大值D_max的過程如下：

計算輸出電壓V_o與輸入電壓V_in的比值為M(D)，M(D)與電源拓撲相關，即：