【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子设计
,具体涉及一种基于电容电荷平衡升降压DC-DC变换器系统及控制方法。
技术介绍
实际应用中,很多设备需要电源,开关电源因功耗小、效率高等特点渐渐地被应用在各个领域。开关电源分为AC-DC和DC-DC两大类,控制方法的选择和设计对其性能十分重要,采用不同的检测信号和控制电路会有不同的控制效果。现有的基于伏秒平衡原理控制的DC-DC变换器和滞环电流控制的DC-DC变换器,输出负载电流变化时,暂态过程电路处于断续导电模式(CCM)均具有较好的动态性能。但负载电流突变范围较大电路进入断续导电模式(DCM)时,动态性能将不是很理想,影响供电设备的稳定性、可靠性,限制其应用场合。因此,设计一种基于电容电荷平衡升降压DC-DC变换器系统及控制方法具有应用价值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种基于电容电荷平衡升降压DC-DC变换器系统及控制方法,利用电容电荷平衡原理,根据变换器不同的工作模式提出对应的暂态滞环电流控制策略,在DCM下,使得变换器仍具有较好的动态性能,满足实际需求。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种基于电容电荷平衡升降压DC-DC变换器系统,包括DC-DC变换器、采样电路、判断处理电路和控制电路,DC-DC变换器输出端连接采样电路的输入端,采样电路输出端连接判断处理电路的输入端,判断处理电路的输出端连接控制电路的输入端,控制电路的输出端连接DC-DC变换器形成闭环反馈系统;所述的DC-DC变换器采用BUCK-BOOSTDC-DC变换器拓扑结构,实现宽范围电压输入;所述的采样电路 ...
【技术保护点】
一种基于电容电荷平衡升降压DC‑DC变换器系统,包括DC‑DC变换器(1)、采样电路(2)、判断处理电路(3)和控制电路(4),其特征在于,DC‑DC变换器(1)输出端连接采样电路(2)的输入端,采样电路(2)输出端连接判断处理电路(3)的输入端,判断处理电路(3)的输出端连接控制电路(4)的输入端,控制电路(4)的输出端连接DC‑DC变换器(1)形成闭环反馈系统;所述的DC‑DC变换器(1)采用BUCK‑BOOST DC‑DC变换器拓扑结构,实现宽范围电压输入;所述的采样电路(2)采样输出电流、电感电流和输出电压和输入电压,并将采样信息发送到判断处理模块;所述的判断处理电路(3)采用处理器STM32F4,实现判断输出负载电流是否发生突降,如果突降,判断电路工作模式,连续导电模式(CCM)或断续导电模式(DCM),并发送信息到控制电路模块;所述的控制电路(4)输出频率占空比可变的PWM波,精确地控制BUCK‑BOOST DC‑DC变换器开关管的导通与关断。
【技术特征摘要】
1.一种基于电容电荷平衡升降压DC-DC变换器系统,包括DC-DC变换器(1)、采样电路(2)、判断处理电路(3)和控制电路(4),其特征在于,DC-DC变换器(1)输出端连接采样电路(2)的输入端,采样电路(2)输出端连接判断处理电路(3)的输入端,判断处理电路(3)的输出端连接控制电路(4)的输入端,控制电路(4)的输出端连接DC-DC变换器(1)形成闭环反馈系统;所述的DC-DC变换器(1)采用BUCK-BOOSTDC-DC变换器拓扑结构,实现宽范围电压输入;所述的采样电路(2)采样输出电流、电感电流和输出电压和输入电压,并将采样信息发送到判断处理模块;所述的判断处理电路(3)采用处理器STM32F4,实现判断输出负载电流是否发生突降,如果突降,判断电路工作模式,连续导电模式(CCM)或断续导电模式(DCM),并发送信息到控制电路模块;所述的控制电路(4)输出频率占空比可变的PWM波,精确地控制BUCK-BOOSTDC-DC变换器开关管的导通与关断。2.一种基于电容电荷平衡的升降压DC-DC变换器系统及控制方法,其特征在于,包括以下步骤:1)采样电路采样输出电流、电感电流、输出电压和输入电压;2)将采样信息送入判断处理模块,根据BUCK-BOOSTDC-DC变换器输入输出电压之间的关系,推导出实时平均电感电流IL(t);3)处理器将前一时刻的IL2和这一时刻IL1作比较,判断负载电流是否发生变化,如果IL2-IL1>ΔI,则突变发生,反之,负载电流保持不变;如果突降,判断电路工作状态是DCM还是CCM;4)根据判断结果采用相应的控制策略,如果负载电流变换范围较大进入DCM,则采用DCM控制策略,如果变化范围较小处于CCM,则采用CCM控制策略;5)根据不同步控制策略,控制变换器开关管的占空比,使输出电压稳定。3.根据权利要求2所述的一种基于电容电荷平衡的升降压DC-DC变换器系统及控制方法,其特征在于,所述的步骤1)中电流检测电路采用霍尔传感器CSM001A,其匝数比为25:1000,可根据电路电流大小i和处理器处理最大电压Vmax,计算出采样电阻R,即满足R<Vmax/(40i)。4.根据权利要求2所述的一种基于电容电荷平衡的升降压DC-DC变换器系统及控制方法,其特征在于,所述的步骤3)中判断突变后电路工作模式是DCM或CCM,具体步骤为:1)负载电流突变,假定变换器处于CCM,根据电容电荷平衡原理,分析出理想的波形,波形中Io2和Io1分别为前一时刻IL2和这一时刻IL1对应的输出平均电流,H为变换器暂态参数;2)负载电流突降,开关关断,电容C充电电荷量为Q1,即S1的面积,如式(1),Q1=12×(IL2+0.5ΔI-Io1+IL1,min-Io1)×Toff---(1)]]>iL1,min为电感电流最小值,其中如式(2)Toff=(IL2-IL1+H)LUe---(2)]]>3)电感电流最小时,开关导通,电容C放电电荷量为Q2,即S2的面积,...
【专利技术属性】
技术研发人员:张婷,黄文准,师韵,王祖良,黄世奇,鲍艳蕾,陈晨光,
申请(专利权)人:西京学院,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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