本发明专利技术公开了一种数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法，用于解决现有数字控制DC-DC开关变换器的控制方法开关频率低的技术问题。技术方案是利用前一周期内环路控制电路的空闲时间，计算和更新本周期的数字占空比，使得环路预留时间近似等于一个开关周期，且与占空比的大小无关，缓解了数字控制DC-DC开关变换器中系统响应速度与硬件电路处理速度之间的矛盾，进一步提高了开关频率。本发明专利技术提出的数字控制降压型DC-DC开关变换器邻周期采样时电压控制律，有利于硬件电路实现和系统可重构，可应用于各种数字控制DC-DC开关变换器中，包括各种变换器拓扑结构、各种环数控制以及各种调制方式。
【技术实现步骤摘要】
数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法
本专利技术涉及一种数字控制DC-DC开关变换器的控制方法，特别是涉及一种数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法。
技术介绍
在DC-DC开关变换器中，提高开关频率有利于实现电源模块的小型化、轻便化以及高能效，是未来开关电源的发展趋势。但是，随着开关频率的提高(例如数MHz)，开关周期相应减小，数字控制DC-DC开关变换器中用于完成环路控制的处理时间也必须相应减小以便及时更新占空比，这将对控制环路中的硬件电路处理速度提出更高的要求。因此，在数字控制DC-DC开关变换器中，提高开关频率与硬件电路处理速度之间存在矛盾。参照图15。文献“Improved Digital Peak Voltage Predictive Control forSwitching DC-DC Converters,IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol.56,N0.8，pp:3222-3229, August2009”公开了 一种数字控制DC-DC开关变换器的无拍差(deadbeat)控制方法。无拍差控制方法的控制时序是:利用第[n_l]周期结束时刻的输出电压采样值VD[n-l]计算并更新第[η]周期的占空比dD[n]，该方法中留给环路控制电路(包括模数转换、占空比计算、DPWM转换)的处理时间Td小于一个开关周期，并且当输出电压的稳定值I越小(占空比越小)时，要求环路控制电路的处理时间Td越小(极端情况下接近0)。由于无拍差控制方法中输出采样与占空比更新之间的时间间隔非常短，该方法虽然对于输出端的扰动具有快速的响应和调节能力，但由于环路预留时间非常小，要求控制环路中的硬件电路具有很高的处理速度，否则不能及时更新第[η]周期的占空比dD[n]，因此该方法限制了 DC-DC开关变换器的开关频率提高。
技术实现思路
为了克服现有数字控制DC-DC开关变换器的控制方法开关频率低的不足，本专利技术提供一种数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法。该方法利用前一周期内环路控制电路的空闲时间，计算和更新本周期的数字占空比，使得环路预留时间近似等于一个开关周期，且与占空比的大小无关，缓解了数字控制DC-DC开关变换器中系统响应速度与硬件电路处理速度之间的矛盾，有利于进一步提高开关频率。本专利技术针对数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样输出电压反馈控制，通过谷值控制、峰值控制和平均值控制三种控制目标以及后缘调制、前缘调制、三角后缘调制和三角前缘调制四种数字脉冲宽度调制方式下的12种电压控制律研究，提出了数字控制降压型DC-DC开关变换器邻周期采样时电压控制律的统一表达式，有利于硬件电路实现和系统可重构。本专利技术提出的邻周期采样数字控制方法具有广泛的适用性，可应用于各种数字控制DC-DC开关变换器中，包括各种变换器拓扑结构(降压、升压、降压-升压)、各种环数控制(单环、双环或三环控制)以及各种调制方式(对称调制和非对称调制)。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法，其特点是采用以下步骤:在第[η-1]周期的dD[n_l]Ts时刻，采样输出电压得到VD[n_l]，然后按照电压控制律dD[n] = A1 dD [η-1 ] +A2 (Veef [η-1 ] -Vv/p [η-1 ]) +A3计算并更新第[η]周期的占空比dD[n]，进而调节输出电压使其稳定在参考电压值。其中，输入变量dD[η-1]为第[n-1]周期的数字占空比、VKEF[n_l]为第[n_l]周期的参考电压、Vv/P[n-1]为第[η-1]周期输出电压的谷值或峰值，V AjPA3均为常数，取值与控制目标和调制方式有关。本专利技术的有益效果是:该方法利用前一周期内环路控制电路的空闲时间，计算和更新本周期的数字占空比，使得环路预留时间近似等于一个开关周期，且与占空比的大小无关，缓解了数字控制DC-DC开关变换器中系统响应速度与硬件电路处理速度之间的矛盾，有利于进一步提高开关频率。本专利技术针对数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样输出电压反馈控制，通过谷值控制、峰值控制和平均值控制三种控制目标以及后缘调制、前缘调制、三角后缘调制和三角前缘调制四种数字脉冲宽度调制方式下的12种电压控制律研究，提出了数字控制降压型DC-DC开关变换器邻周期采样时电压控制律的统一表达式，有利于硬件电路实现和系统可重构。本专利技术提出的邻周期采样数字控制方法具有广泛的适用性，可应用于各种数字控制DC-DC开关变换器中，包括各种变换器拓扑结构(降压、升压、降压-升压)、各种环数控制(单环、双环或三环控制)以及各种调制方式(对称调制和非对称调制)。下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作详细说明。【附图说明】图1是本专利技术方法的控制时序图。图2是采用本专利技术方法所控制的数字控制降压型DC-DC开关变换器的结构图。图3是采用本专利技术方法的谷值电压控制、后缘调制时的输出电压波形。图4是采用本专利技术方法的谷值电压控制、前缘调制时的输出电压波形。图5是采用本专利技术方法的谷值电压控制、三角后缘调制时的输出电压波形。图6是采用本专利技术方法的谷值电压控制、三角前缘调制时的输出电压波形。图7是采用本专利技术方法的峰值电压控制、后缘调制时的输出电压波形。图8是采用本专利技术方法的峰值电压控制、前缘调制时的输出电压波形。图9是采用本专利技术方法的峰值电压控制、三角后缘调制时的输出电压波形。图10是采用本专利技术方法的峰值电压控制、三角前缘调制时的输出电压波形。图11是采用本专利技术方法的平均值电压控制、后缘调制时的输出电压波形。图12是采用本专利技术方法的平均值电压控制、前缘调制时的输出电压波形。图13是采用本专利技术方法的平均值电压控制、三角后缘调制时的输出电压波形。图14是采用本专利技术方法的平均值电压控制、三角前缘调制时的输出电压波形。图15是
技术介绍
无差拍控制方法的控制时序图。图中，实线表示输出电压\的波形，虚线表示参考电压Vkef的波形。【具体实施方式】参照图1-14。本专利技术数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法具体步骤如下:采用本专利技术方法可以控制数字控制降压型DC-DC开关变换器。该开关变换器中，储能电感L、滤波电容C (Re为滤波电容C的等效串联电阻)、负载电阻&、功率开关管SI和续流管S2组成了数字控制降压型DC-DC开关变换器的功率级电路。数字控制器由模数转换器(ADC)、邻周期采样电压补偿器和数字脉冲宽度调制器(DPWM)组成。Ve'和Vkef分别为输入电压、输出电压和参考电压。数字控制降压型DC-DC开关变换器实现环路控制的过程是:ADC米样输出电压Vo并且输出米样值Vd,邻周期米样电压补偿器根据输出电压的米样值Vd和参考电压VKEF，按照邻周期采样电压控制律计算并更新控制功率开关管SI通断的数字占空比信号dD [η]，然后通过DPWM将dD [η]转换为功率开关管SI的控制脉冲信号δ (t)，最终通过控制功率开关管SI的导通或关断时间，实现对输出电压的调节，使其稳定在参考电压值。以下是本专利技术方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数字控制降压型DC‑DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法，其特征在于包括以下步骤：在第[n‑1]周期的dD[n‑1]TS时刻，采样输出电压得到VD[n‑1]，然后按照电压控制律dD[n]＝A1dD[n‑1]+A2(VREF[n‑1]‑Vv/p[n‑1])+A3计算并更新第[n]周期的占空比dD[n]，进而调节输出电压使其稳定在参考电压值；其中，输入变量dD[n‑1]为第[n‑1]周期的数字占空比、VREF[n‑1]为第[n‑1]周期的参考电压、Vv/p[n‑1]为第[n‑1]周期输出电压的谷值或峰值，A1、A2和A3均为常数，取值与控制目标和调制方式有关。
【技术特征摘要】
1.一种数字控制降压型DC-DC开关变换器的邻周期采样电压控制方法，其特征在于包括以下步骤: 在第[η-1]周期的dD[n-l]Ts时刻，采样输出电压得到Vd[n-1]，然后按照电压控制律 dD[n] = A1CId [n-1] +A2 (VEEF[n-l] -Vv/p [n-1]) +A3 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈楠，魏廷存，陈笑，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。