A switching power supply dynamic response optimization control method, the control system includes a control circuit output voltage sampling circuit, sampling circuit and isolation amplifier based on microcontroller based on the switching power supply, the control system and controlled a closed loop control system includes LUT (look-up table), LUT module and index generation module. In the normal work of the system at the beginning of the LUT generation module according to the PID parameters to generate LUT in the system, after work, generate control variables by the index generation module according to the output voltage generated in the LUT index, and then draw directly find the corresponding control, eliminates the calculation process, and the processing speed of this process is accelerated, so that high speed digital control system to ensure the performance in the use of low cost microcontroller at the same time.
【技术实现步骤摘要】
一种动态响应优化的开关电源控制方法
本专利技术涉及开关电源的控制方法,尤其涉及一种动态响应优化的开关电源控制方法,属于开关电源
技术介绍
在开关电源领域,动态响应是评估开关电源性能的一个重要指标,改善数字电源的控制方法可以提高电源的动态响应能力。决定开关电源的动态响应性能的一个重要影响因素就是开关电源中的PID控制模块。PID控制模块的两个重要因素影响了系统的动态响应性能,一是PID控制模块的各项参数,包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。二是PID控制模块的实现方式。传统的PID实现方式是利用微控制器中的计算单元来实现的,即系统根据运行时所采集到的相关系统数据如输出电压,根据PID控制模块的各项参数,根据公式来计算出下一周期所需要的控制量。但是由于数字控制相对于传统的模拟控制存在着其特有的数字环路延迟。总的数字控制环路延迟包括ADC采样与转换时间、PID计算时间、PWM输出延迟、晶体管切换时间、和PID执行速度时期之和。其中ADC采样与转换时间的典型值为500纳秒,PID计算时间的典型值为1微秒,PID执行速度时期典型值为2微秒。所以PID控制模块中控制量计算的过程占据了数字控制环路控制延迟的一大部分。如果考虑数字控制环路所带来的延时的影响,可能会造成当前计算出控制量已经不适用于当前情况的现象,从而导致系统的失调。所以在采用数字控制的时候就需要我们尽可能的缩短数字控制所带来的环路延时。同时,在数字控制中还存在着控制速的问题,低成本的微控制器往往不支持浮点数运算,从而导致控制量的计算不准确,控制波形存在数字控制特有的阶梯状波形,并且低成本 ...
【技术保护点】
一种动态响应优化的开关电源控制方法,其特征在于:基于包括输出电压采样电路、采样放大隔离电路和以微控制器为核心的控制电路构成的控制系统,该控制系统与受控的开关电源构成闭环,输出电压采样电路通过电阻分压采样开关电源的输出电压,经过采样放大隔离电路后输出给以微控制器为控制核心的控制电路,以微控制器为控制核心的控制电路包括AD转换模块、查找表LUT模块、索引生成模块、查找表LUT生成模块和脉冲宽度调制模块,AD转换模块的输入信号为采样放大隔离电路的输出信号,AD转换模块将转换后的输出电压值传输至索引生成模块,索引生成模块根据采样得到的开关电源电路的输出电压值计算得到输出电压误差值、输出电压误差积分值和输出电压误差微分值,并利用这三个值生成三维LUT的索引用来在LUT中查找相对应的控制量,LUT模块中存储的是根据不同的输出电压值、输出电压误差积分值以及输出电压误差微分值组合所对应的利用PID的计算公式计算得出的控制量,LUT生成模块在系统正式工作前,遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压积分值、输出电压微分值作为PID计算公式的参数,利用PID计算公式计算这三者的组合所对应的控制变量值,存储在微 ...
【技术特征摘要】
1.一种动态响应优化的开关电源控制方法,其特征在于:基于包括输出电压采样电路、采样放大隔离电路和以微控制器为核心的控制电路构成的控制系统,该控制系统与受控的开关电源构成闭环,输出电压采样电路通过电阻分压采样开关电源的输出电压,经过采样放大隔离电路后输出给以微控制器为控制核心的控制电路,以微控制器为控制核心的控制电路包括AD转换模块、查找表LUT模块、索引生成模块、查找表LUT生成模块和脉冲宽度调制模块,AD转换模块的输入信号为采样放大隔离电路的输出信号,AD转换模块将转换后的输出电压值传输至索引生成模块,索引生成模块根据采样得到的开关电源电路的输出电压值计算得到输出电压误差值、输出电压误差积分值和输出电压误差微分值,并利用这三个值生成三维LUT的索引用来在LUT中查找相对应的控制量,LUT模块中存储的是根据不同的输出电压值、输出电压误差积分值以及输出电压误差微分值组合所对应的利用PID的计算公式计算得出的控制量,LUT生成模块在系统正式工作前,遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压积分值、输出电压微分值作为PID计算公式的参数,利用PID计算公式计算这三者的组合所对应的控制变量值,存储在微控制器的内置Flash或者外置Flash中,当LUT生成并存储完毕之后,系统给出开关电源中MOS管的驱动信号,开始正常工作,监控开关电源电路的输出电压值,当该输出电压值与设定值不符时,AD转换模块将该输出电压值传递给索引生成模块,索引生成模块根据输出电压值,计算得出输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值,并将这些值作为查找索引,在Flash中查找得出相对应的控制变量值,最后将控制变量应用于脉冲宽度调制产生模块以调节开关电源的输出电压值。2.根据权利要求1所述的动态响应优化的开关电源控制方法,其特征在于:当系统启动时,以微控制器为控制核心的控制电路执行相关参数的初始化及其内部相关模块的配置,包括脉冲宽度调制产生模块、AD转换模块,同时配置LUT生成模块中的PID参数,包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd,然后系统根据LUT生成模块中的PID参数,遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值作为PID计算公式的参数,计算得出相对应的控制变量值,然后存储在微控制器的内置Flash或者外置Flash中。3.根据权利要求1或2所述的动态响应优化的开关电源控制方法,其特征在于:以微控制器为控制核心的控制电路的工作流程包括以下步骤:...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙伟锋,谢明枫,刘琦,朱俊杰,钱钦松,陆生礼,时龙兴,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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