占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法技术

本发明专利技术提供了一种占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法，所述占空比控制电路包括电压单环、电流单环、最小电流环、取最小值模块及取最大值模块，相比现有的占空比控制电路增设了最小电流环和取最大值模块，在DCDC转换器输出电压指令偏低、泵电或DCDC转换器输入电压掉电时，最小电流环产生的最小电流环占空比将取代所述取最小值模块输出的结果，有效避免占空比的进一步下降，从而维持DCDC转换器以预设最小电流正向输出，有效避免反向过流故障。

【技术实现步骤摘要】
占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法
本专利技术涉及电学
，特别涉及一种占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法。
技术介绍
DCDC指的是直流开关电源(又称DC-DC)，可以用于升压和降压。DCDC指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关(MOSFET等)进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容(或电感)里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。DCDC输出的功率或电压的能力与占空比(由开关导通时间与整个开关的周期的比值)有关。现有技术中常用的DCDC产品有两种，一种为电荷泵(ChargePump)，另一种为电感储能DCDC转换器。双向同步整流DCDC转换器拓扑是工业界及新能源汽车中常用的一种拓扑结构。目前新能源汽车的48V轻混系统中广为应用，48V轻混系统具有改装简单，成本较低的特点，是吸引各个整车厂开始布局此类车型的重要因素。在48V轻混系统中DCDC转换器作为重要的能量转换零部件，基于双向同步整流DCDC转换器拓扑可以实现车辆当中48V侧与12V侧的直流电能转换。在车辆刚发动时，通过Boost模式将12V侧电池电能转换到48V侧，给电机控制器上的电容充电，完成预先充电功能。车辆行驶过程中，主要依靠Buck模式，将48V侧电池能量转换给12V侧负载使用，在特殊工况下也允许通过Boost模式将12V侧电池能量转换到48V侧使用；因此DCDC转换器是整套系统中不可或缺的一个部件，其功能的好坏直接影响系统的响应。48VDCDC转换器拓扑属于并联型的同步整流Buck/Boost拓扑，常见的控制方式使半桥上下管互补；但由于车载DCDC的两端都要连接电池，根据负载情况的不同，其表现出来的输出特性也不同。如图1a所示，轻载时，在需求为Buck的模式下也会表现出Boost特性，即同一个开关周期内出现了反向电流。由于同一个开关周期内Buck及Boost的共存特性，导致无论Buck还是Boost拓扑下的软启动过程都会出现强烈的反向行为，引发反向过流保护，导致出现软启动失败的现象；另一方面，在某些特殊的工况(例如：DCDC转换器接收到的输出电压指令低于输出电池电压；或者输入电池电压突然掉电)下，还会引发反向过流故障的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法，以解决DCDC转换器软启动失败或反向电流故障的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种占空比控制电路，用于控制双向同步整流DCDC转换器的占空比，所述占空比控制电路包括：电压单环，用于基于参考电压和双向同步整流DCDC转换器的输出端电压产生电压占空比；电流单环，用于基于参考电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生电流占空比；最小电流环，用于基于预设最小电流和和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生最小电流占空比；取最小值模块，用于接收所述电压占空比和所述电流占空比，对所述电压占空比和所述电流占空比取最小值并输出；取最大值模块，用于接收所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比，对所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比取最大值并输出作为所述双向同步整流DCDC转换器的占空比。可选的，在所述的占空比控制电路中，所述电压单环包括：第一减法器，用于对参考电压和双向同步整流DCDC转换器的输出端电压进行减法处理；第一PID模块，用于接收所述第一减法器输出的结果，并根据所述第一减法器输出的结果产生电压占空比。可选的，在所述的占空比控制电路中，所述电流单环包括：第二减法器，用于对参考电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流进行减法处理；第二PID模块，用于接收所述第二减法器输出的结果，并根据所述第二减法器输出的结果产生电流占空比。可选的，在所述的占空比控制电路中，所述最小电流环包括：第三减法器，用于对预设最小电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流进行减法处理；第三PID模块，用于接收所述第三减法器输出的结果，并根据所述第三减法器输出的结果产生最小电流占空比。可选的，在所述的占空比控制电路中，所述第一PID模块、所述第二PID模块和所述第三PID模块均采用增量式PID算法。可选的，在所述的占空比控制电路中，所述预设最小电流为0A。本专利技术还提供一种双向DCDC转换器的软启动方法，所述双向DCDC转换器的软启动方法包括：提供一双向DCDC转换器；使用上述占空比控制电路控制所述双向同步整流DCDC转换器的占空比；确定双向同步整流DCDC转换器的工作模式，根据所述工作模式计算所述双向同步整流DCDC转换器的主管在伏秒平衡时的占空比，并将所述主管在伏秒平衡时的占空比作为所述占空比控制电路的初始占空比；所述双向同步整流DCDC转换器在所述工作模式下进行软启动。可选的，在双向DCDC转换器的软启动方法中，所述双向DCDC转换器的工作模式为升压模式或降压模式。可选的，在双向DCDC转换器的软启动方法中，所述双向DCDC转换器的拓扑结构包括：第一直流电源、第二直流电源、第一MOS开关、第二MOS开关、电感和电容；所述第一直流电源、电感、第二直流电源依次串联，所述电容并联于所述第二直流电源的两端，所述第一MOS开关设置于所述第一直流电源的正极与所述电感之间，所述第二MOS开关设置于所述第一直流电源的负极与所述电感之间；当确定所述双向同步整流DCDC转换器的工作模式为降压模式时，所述占空比控制电路的初始占空比等于双向同步整流DCDC转换器的输出端电压与双向同步整流DCDC转换器的输入端电压的比值；当确定所述双向同步整流DCDC转换器的工作模式为升压模式时，所述占空比控制电路的初始占空比等于1减去双向同步整流DCDC转换器的输入端电压与双向同步整流DCDC转换器的输出端电压的比值。在本专利技术所提供的占空比控制电路及双向DCDC转换器的软启动方法中，所述占空比控制电路包括电压单环、电流单环、最小电流环、取最小值模块及取最大值模块；取最小值模块接收电压单环产生的电压占空比和电流单环产生的电流占空比，对电压占空比和电流占空比取最小值并输出给取最大值模块，取最大值模块对取最小值模块输出的结果和最小电流环产生的最小电流占空比Duty4MinCur取最大值并输出作为双向同步整流DCDC转换器的占空比。相比现有的占空比控制电路增设了最小电流环和取最大值模块，在DCDC转换器输出电压指令偏低、泵电或DCDC转换器输入电压掉电时，最小电流环产生的最小电流环占空比将取代所述取最小值模块输出的结果，有效避免占空比的进一步下降，从而维持DCDC转换器以预设最小电流正向输出，有效避免反向过流故障。附图说明图1a是常规软启动，双向DCDC转换器的工作状态示意图；图1b是常规软启动初期电感电流波形图；图2是本专利技术实施例一中占空比控制电路的结构示意图；图3是本专利技术实施例二中双向同步整流DCDC转换器的软启动方法的流程图；图4是本专利技术实施例一或二中双向同步整流DCDC转换器的拓扑结构示意图。图2中：电压单环-1；第一减法器-10；第一PID模块-11；电流单环-2；第二减法器-20；第二PID模块-21；最小电流环-3；第三减法器-30；第三PID模块-31；取最小值模块-4；取最大值模块-5；图4中：第一直流电源-6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种占空比控制电路，用于控制双向同步整流DCDC转换器的占空比，其特征在于，包括：电压单环，用于基于参考电压和双向同步整流DCDC转换器的输出端电压产生电压占空比；电流单环，用于基于参考电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生电流占空比；最小电流环，用于基于预设最小电流和和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生最小电流占空比；取最小值模块，用于接收所述电压占空比和所述电流占空比，对所述电压占空比和所述电流占空比取最小值并输出；取最大值模块，用于接收所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比，对所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比取最大值并输出作为所述双向同步整流DCDC转换器的占空比。

【技术特征摘要】
1.一种占空比控制电路，用于控制双向同步整流DCDC转换器的占空比，其特征在于，包括：电压单环，用于基于参考电压和双向同步整流DCDC转换器的输出端电压产生电压占空比；电流单环，用于基于参考电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生电流占空比；最小电流环，用于基于预设最小电流和和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流产生最小电流占空比；取最小值模块，用于接收所述电压占空比和所述电流占空比，对所述电压占空比和所述电流占空比取最小值并输出；取最大值模块，用于接收所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比，对所述取最小值模块输出的结果和所述最小电流占空比取最大值并输出作为所述双向同步整流DCDC转换器的占空比。2.如权利要求1所述的占空比控制电路，其特征在于，所述电压单环包括：第一减法器，用于对参考电压和双向同步整流DCDC转换器的输出端电压进行减法处理；第一PID模块，用于接收所述第一减法器输出的结果，并根据所述第一减法器输出的结果产生电压占空比。3.如权利要求2所述的占空比控制电路，其特征在于，所述电流单环包括：第二减法器，用于对参考电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流进行减法处理；第二PID模块，用于接收所述第二减法器输出的结果，并根据所述第二减法器输出的结果产生电流占空比。4.如权利要求3所述的占空比控制电路，其特征在于，所述最小电流环包括：第三减法器，用于对预设最小电流和双向同步整流DCDC转换器的输出端电流进行减法处理；第三PID模块，用于接收所述第三减法器输出的结果，并根据所述第三减法器输出的结果产生最小电流占空比。5.如权利要求4所述的占空比控制电路，其特征在于，所述第一PID模块、所述第二P...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昊，孙政臣，
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