移相全桥同步整流电路的双环控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种移相全桥同步整流电路的双环控制电路，输入信号为一路移相全桥同步整流电路输出电压信号和两路母线电流采样信号，电流环中的反馈电流为两路母线采样电流的平均值，经电压环和电流环的PI计算分别得到电压环移相值和电流环移相值，取其中较小一个作为磁偏控制的基准移相值；设置一个磁偏状态控制模块，根据两路母线电流采样信号，输出正向偏置修正值ΔAD和负向偏置修正值ΔBC；将基准移相值分别与ΔAD和ΔBC做差后，得到最终输出的PWM信号的两个移相值，分别调整PWM信号正负半周传递能量期间的移相值，使正负半周期间的伏秒积相同，补偿了主变压器两端电压的不同，达到控制磁偏的目的，并且在硬件电路上改动小，便于实施。

【技术实现步骤摘要】
移相全桥同步整流电路的双环控制电路
本专利技术涉及汽车电子直流电源转换器(DC/DC转换器)，特别涉及一种移相全桥同步整流电路的双环控制电路。
技术介绍
近年来，随着微处理器(MCU)技术的发展，开关电源的控制部分逐渐向数字化方向发展。传统的模拟控制式开关电源的控制系统，使用误差放大器、锯齿波发生器及PWM(脉冲宽度调制)比较器来调整开关电源的输出电压，控制系统存在结构复杂、元器件多、成型后较难修改等缺点。数字控制式开关电源的控制系统，使用AD(模数)转换器、数字补偿器以及数字PWM发生器来调整开关电源的输出电压，具有外围电路简单、元器件较少、控制算法灵活多变等优点。数字控制式开关电源的控制系统，一般有电压型调节控制和平均电流型调节控制两种类型。电压型调节控制型的控制系统，是一种单环调节系统，选取开关电源的输出电压作为反馈信号进行PI(比例积分)调节。平均电流型调节控制型的控制系统，是一种双环调节系统，一般选取电感电流作为反馈信号，而电压环的PI调节的输出作为电流环PI调节器的参考输入，平均电流型调节控制型的控制系统提高了电流的控制精度，且抗干扰强，但是对于负载变化响应速度较慢。对于移相全桥同步整流电路来说，无论是电压型调节控制型还是电流型调节控制型的控制系统都存在着一个缺陷，即不能消除磁偏现象，原因就是这两种控制电路在一个开关周期中传输能量的两个阶段产生的移相值相同。移相全桥同步整流电路，主电路包括全桥逆变电路、变压器、整流电路。其工作方式为高压直流经全桥逆变电路转换为高压方波交流，高压方波交流通过变压器转换为低压方波交流，低压方波交流经整流电路转换为PWM直流方波，最后经LC滤波电路消除高频分量而获得纹波很小的平稳直流电压。检测电路采集电压和电流的信号给MCU，MCU根据参考量和反馈量计算移相值并产生相应的PWM信号给全桥逆变电路的开关管(如Mosfet)和整流电路的开关管(如Mosfet)。现有的移相全桥同步整流电路的双环控制电路如图1、图2所示，输入信号为一路输出电压信号和一路母线电流信号，参考量为输出目标电压和母线限值电流，分别进行电压环和电流环的PI计算并得到电压环输出移相值UPsft和电流环输出移相值IPsft，从中选择较小的一个移相值作Psft作为产生PWM信号的基准。现有的移相全桥同步整流电路的双环控制电路，作用到移相全桥同步整流电路的全桥逆变电路的移相值只有一个，即一个开关周期中，正负半周的传输能量的时间相同。根据磁感应强度的公式：式中，μ为加载在主变压器两端的电压，N为主变压器的匝数，S为主变压器的横截面。当加载在主变压器两端的电压不同时，磁感应强度的上升斜率也会不同，如果此时保持正负半周的移相值相同，则会导致磁感应强度朝着电压较大一侧偏置，严重时导致变压器磁饱和，使得变压器失去传递能量的功能，如图3所示。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种移相全桥同步整流电路的双环控制电路，能控制磁偏，并且在硬件电路上改动小，便于实施。为解决上述技术问题，本专利技术提供的移相全桥同步整流电路的双环控制电路，包括一电流采样模块、一微处理器；所述电流采样模块，用于检测移相全桥同步整流电路的母线电流，并对移相全桥同步整流电路的母线电流，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第一相位进行采样得到第一电流采样值，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第二相位进行采样得到第二电流采样值，第一相位同第二相位相差180度，并输出第一电流采样值、第二电流采样值到所述微处理器；所述微处理器，包括磁偏状态控制模块、第一减法器、第二减法器、第一PI调节器、第二PI调节器、第一比较输出模块、第三减法器、第四减法器；所述磁偏状态控制模块，用于根据第一电流采样值、第二电流采样值，计算输出正向偏置修正值ΔAD、负向偏置修正值ΔBC；所述第一减法器，两输入端分别接电压参考值Vr、移相全桥同步整流电路输出电压采样值Vc，输出Vr-Vc到所述第一PI调节器；所述第一PI调节器，将所述第一减法器输出的Vr-Vc进行比例积分，输出电压环移相值；所述第二减法器，两输入端分别接电流参考值Ir、同一采样周期的第一电流采样值及第二电流采样值的电流均值Ia，输出Ir-Ia到所述第二PI调节器；所述第二PI调节器，将所述第二减法器输出的Ir-Ia进行比例积分，输出电流环移相值；所述第一比较输出模块，两输入端分别输入电压环移相值、电流环移相值，输出全幅移相值，全幅移相值为电压环移相值、电流环移相值中的较小者；所述第三减法器，两输入端分别接正向偏置修正值ΔAD、基准移相值BPsft，输出第一移相值Psft1，Psft1＝BPsft-ΔAD；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第四减法器，两输入端分别接负向偏置修正值ΔBC、基准移相值BPsft，输出第二移相值Psft2，Psft2＝BPsft-ΔBC；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第一移相值Psft1，用于控制PWM信号正半周的移相值；所述第二移相值Psft2，用于控制PWM信号负半周的移相值。较佳的，所述磁偏状态控制模块，根据第一电流采样值、第二电流采样值计算正向偏置修正值ΔAD、负向偏置修正值ΔBC的过程为：一.ΔAD0＝0，ΔBC0＝0，ΔAD0为正向偏置修正值初值，ΔBC0为负向偏置修正值初值；n初值为1；二.如果I1n≥I2n，并且(I1n-I2n)/F>a,则进行步骤三；如果I1n<I2n，并且(I2n-I1n)/F>a,则进行步骤八；I1n为第n个采样周期的第一电流采样值，I2n为第n个采样周期的第二电流采样值，a为正数，F是基准电流；三.如果ΔADn-1≥0且ΔBCn-1＝0，则进行步骤四；如果ΔADn-1＝0且ΔBCn-1>0，则进行步骤五；ΔADn-1为第n-1个正向偏置修正值，ΔBCn-1为第n-1个负向偏置修正值；四.如果ΔADn-1+1tick≤Br,则ΔADn＝ΔADn-1+1tick，ΔBCn＝0,否则ΔADn＝ΔADn-1，ΔBCn＝0，Br为最大偏置修正值，tick为微处理器的一个时钟周期；进行步骤十三；五.如果ΔBCn-1-1tick≥0，则进行步骤六；如果ΔBCn-1-1tick<0，则进行步骤七；六.ΔADn＝0，ΔBCn＝ΔBCn-1-1tick；进行步骤十三；七.ΔADn＝ΔADn-1+1tick，ΔBCn＝0；进行步骤十三；八.如果ΔADn-1＝0且ΔBCn-1≥0，则进行步骤九；如果ΔADn-1>0且ΔBCn-1＝0，则进行步骤十；九.如果ΔBCn-1+1tick≤Br,则ΔBCn＝ΔBCn-1+1tick，ΔADn＝0，否则ΔBCn＝ΔBCn-1，ΔADn＝0；进行步骤十三；十.如果ΔADn-1-1tick≥0，则进行步骤十一；如果ΔADn-1-1tick<0，则进行步骤十二；十一.ΔADn＝ΔADn-1-1tick，ΔBCn＝0；进行步骤十三；十二.ΔADn＝0，ΔBCn＝ΔBCn-1+1tick；进行步骤十三；十三.n自增1，进行步骤二。较佳的，所述微处理器，还包括第二比较输出模块；所述第二比较输出模块，一输入端接设定最小移相值，一输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移相全桥同步整流电路的双环控制电路，包括一电流采样模块、一微处理器；其特征在于，所述电流采样模块，用于检测移相全桥同步整流电路的母线电流，并对移相全桥同步整流电路的母线电流，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第一相位进行采样得到第一电流采样值，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第二相位进行采样得到第二电流采样值，第一相位同第二相位相差180度，并输出第一电流采样值、第二电流采样值到所述微处理器；所述微处理器，包括磁偏状态控制模块、第一减法器、第二减法器、第一PI调节器、第二PI调节器、第一比较输出模块、第三减法器、第四减法器；所述磁偏状态控制模块，用于根据第一电流采样值、第二电流采样值，计算输出正向偏置修正值ΔAD、负向偏置修正值ΔBC；所述第一减法器，两输入端分别接电压参考值Vr、移相全桥同步整流电路输出电压采样值Vc，输出Vr‑Vc到所述第一PI调节器；所述第一PI调节器，将所述第一减法器输出的Vr‑Vc进行比例积分，输出电压环移相值；所述第二减法器，两输入端分别接电流参考值Ir、同一采样周期的第一电流采样值及第二电流采样值的电流均值Ia，输出Ir‑Ia到所述第二PI调节器；所述第二PI调节器，将所述第二减法器输出的Ir‑Ia进行比例积分，输出电流环移相值；所述第一比较输出模块，两输入端分别输入电压环移相值、电流环移相值，输出全幅移相值，全幅移相值为电压环移相值、电流环移相值中的较小者；所述第三减法器，两输入端分别接正向偏置修正值ΔAD、基准移相值BPsft，输出第一移相值Psft1，Psft1＝BPsft‑ΔAD；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第四减法器，两输入端分别接负向偏置修正值ΔBC、基准移相值BPsft，输出第二移相值Psft2，Psft2＝BPsft‑ΔBC；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第一移相值Psft1，用于控制PWM信号正半周的移相值；所述第二移相值Psft2，用于控制PWM信号负半周的移相值。...

【技术特征摘要】
1.一种移相全桥同步整流电路的双环控制电路，包括一电流采样模块、一微处理器；其特征在于，所述电流采样模块，用于检测移相全桥同步整流电路的母线电流，并对移相全桥同步整流电路的母线电流，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第一相位进行采样得到第一电流采样值，按照所述微处理器输出的PWM信号的频率在第二相位进行采样得到第二电流采样值，第一相位同第二相位相差180度，并输出第一电流采样值、第二电流采样值到所述微处理器；所述微处理器，包括磁偏状态控制模块、第一减法器、第二减法器、第一PI调节器、第二PI调节器、第一比较输出模块、第三减法器、第四减法器；所述磁偏状态控制模块，用于根据第一电流采样值、第二电流采样值，计算输出正向偏置修正值ΔAD、负向偏置修正值ΔBC；所述第一减法器，两输入端分别接电压参考值Vr、移相全桥同步整流电路输出电压采样值Vc，输出Vr-Vc到所述第一PI调节器；所述第一PI调节器，将所述第一减法器输出的Vr-Vc进行比例积分，输出电压环移相值；所述第二减法器，两输入端分别接电流参考值Ir、同一采样周期的第一电流采样值及第二电流采样值的电流均值Ia，输出Ir-Ia到所述第二PI调节器；所述第二PI调节器，将所述第二减法器输出的Ir-Ia进行比例积分，输出电流环移相值；所述第一比较输出模块，两输入端分别输入电压环移相值、电流环移相值，输出全幅移相值，全幅移相值为电压环移相值、电流环移相值中的较小者；所述第三减法器，两输入端分别接正向偏置修正值ΔAD、基准移相值BPsft，输出第一移相值Psft1，Psft1＝BPsft-ΔAD；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第四减法器，两输入端分别接负向偏置修正值ΔBC、基准移相值BPsft，输出第二移相值Psft2，Psft2＝BPsft-ΔBC；所述基准移相值,为所述第一比较输出模块输出的全幅移相值；所述第一移相值Psft1，用于控制PWM信号正半周的移相值；所述第二移相值Psft2，用于控制PWM信号负半周的移相值。2.根据权利要求1所述的移相全桥同步整流电路的双环控制电路，其特征在于，所述磁偏状态控制模块，根据第一电流采样值、第二电流采样值计算正向偏置修正值ΔAD、负向偏置修正值ΔBC的过程为：一.ΔAD0＝0，ΔBC0＝0，ΔAD0为正向偏置修正值初值，ΔBC0为负向偏置修正值初值；n初值为1；二.如果I1n≥I2n，并且(I1n-I2n)/F>a,则进行步骤三；如果I1n<I2n，并且(I2n-I1n)/F>a,则进行步骤八；I1n为第n个采样周期的第一电流采样值，I2n为第n个采样周期的第二电流采样值，a为正数，F是基准电流；三.如果ΔADn-1≥0且ΔBCn-1＝0，则进行步骤四；如果ΔADn-1＝0且ΔBCn-1>0，则进行步骤五；ΔADn-1为第n-1个正向偏置修正值，ΔBCn-1为第n-1个负向偏置修正值；四.如果ΔADn-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊敏，郑海涛，张东海，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31