一种开关变换器的控制方法技术

本发明专利技术涉及电子电路技术领域，旨在提供一种开关变换器的控制方法。该方法所用开关变换器具有第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，该开关变换器接收一输入电压并输出一输出电压，该控制方法为分别比较所需的调节量与一基准时间的大小以及所述输入电压与输出电压的大小，根据不同的比较结果单变量控制第一时间或第二时间以控制上述四个开关的驱动信号，实现驱动信号之间的相位差。本发明专利技术实现了单变量控制和实时计算控制，降低了控制器的复杂度和成本。

A control method of switching converter

【技术实现步骤摘要】
一种开关变换器的控制方法
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及一种开关变换器的控制方法。
技术介绍
随着中间母线分布式供电架构的广泛应用，需要大量高效率,高可靠性的变换器作为中间母线级的变换器,对于中间母线级变换器，其由于与不间断供电系统的蓄电池连接,其输入电压的范围非常宽泛，为了满足全球通用的指标,其输入范围通常为36V-72V，而通信电源的母线电压一般为48V，由于输入输出电压范围存在交叠，前级稳压变换器需要具有升降压的功能，目前主流的两级结构中，前级预稳压变换器就采用的四开关buck-boost电路，其目前的主要控制方案有单模式同开同关、两模式以及三模式零电压开关等控制方案，但是目前混合单模式零电压开通技术是控制性能较为优秀的一种控制方案。目前混合单模式零电压控制方案采用四边形的电感电流,电路中存在多个控制变量，其控制变量之间关系复杂,在控制时，于控制变量的选择可以有多种不同的方案，均能满足电压稳定和功率输出的要求，有固定桥臂占空比相同的情况下，通过调整两个桥臂相位来达到化简和减少控制变量的方案，也有通过建立电感电流的数学模型，通过离线计算出最佳的控制变量表格，通过查表的方式进行实时控制。目前四开关buck-boost电路控制方案存在以下问题：首先，在传统的单模式同开同关、两模式、三模式控制方案中，控制方式存在模式切换，电感电流并没有达到最优化，模式切换需要过渡的控制方式与工作模态，因此导通损耗大，开关损耗大，不利于电源效率的提升。其次，混合单模式零电压控制方案中，固定两个桥臂占空比来变频控制的方案中，电感电流并未达到最佳的优化值，除此之外，在面对款输入电压范围，款输出电压范围的应用场景，例如光伏发电系统中将光伏板产生的电转换为后级储能系统的DC/DC变换器，又或者是双向储能系统中。变换器两端均为电压变化范围较大的储能系统。此时离线计算的方法虽然得到理论最佳的控制变量组合，但是离线计算的数据由于输入输出电压均为变化的电压，查表的变量的增加导致表格由二维表格增加为三维表格，数据量剧增，需要控制器也具有较大的存储空间，而目前主流微控制器并不具备这一条件。外加存储器增加成本和系统复杂度，不利于实用和推广。因此，在混合单模式零电压控制方案中，在离线计算最优的电感电流控制变量方法的基础上，探索简化的混合单模式最优电感电流控制方案是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种开关变换器的控制方法，降低控制的复杂度和成本。根据本专利技术的实施例提出了一种开关变换器的控制方法，所述开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述电感分别与所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关耦接，所述开关变换器接收一输入电压并输出一输出电压，所述控制方法包括：步骤1，基于所述输出电压和一参考电压的差值产生一调节量；步骤2，基于所述调节量与一基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果产生一第一时间和一第二时间；以及步骤3，基于所述第一时间和第二时间产生第一控制信号和第二控制信号，使得所述第一控制信号与第二控制信号之间存在一相位差；其中所述第一控制信号用于控制所述第一开关，所述第一控制信号的反相信号用于控制所述第二开关，所述第二控制信号用于控制所述第三开关，所述第二控制信号的反相信号用于控制所述第四开关。根据本专利技术的实施例提出了一种开关变换器的控制电路，所述开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述电感分别与所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关耦接，所述开关变换器接收一输入电压并输出一输出电压，所述控制方法包括：基于一第一时间和一第二时间产生第一控制信号和第二控制信号，使得所述第一控制信号与第二控制信号之间存在一相位差，其中所述第一控制信号用于控制所述第一开关，所述第一控制信号的反相信号用于控制所述第二开关，所述第二控制信号用于控制所述第三开关，所述第二控制信号的反相信号用于控制所述第四开关，其中所述第一时间和所述第二时间的产生步骤包括：步骤1，读取所述输入电压和输出电压；步骤2，基于所述输出电压和一参考电压产生一调节量；步骤3，基于第一公式产生一基准时间；步骤4，比较所述调节量与所述基准时间得到第一比较结果，比较所述输入电压与所述输出电压得到第二比较结果；步骤5，基于所述第一比较结果和所述第二比较结果产生第一时间和第二时间；以及步骤6，复位并进入步骤1，重复实施步骤1至步骤5以实时调节所述第一时间和所述第二时间。根据本专利技术的实施例，与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：提供一种简化的开关变换器的控制方案，在有效减小电感电流的有效值、减小导通损耗的同时，简化算法，实现主流低成本数字控制器的在线计算控制，实现单变量控制和实时计算控制，减小了控制器的复杂度、体积与成本。附图说明图1为根据本专利技术实施例的一种开关变换电路的电路框图100；图2为传统buck-boost变换器的电路示意图10；图3为根据本专利技术实施例的一种开关变换器的控制波形图200；图4A和图4B为根据本专利技术实施例的一种开关变换器的控制模式的示意图300和400；图5为根据本专利技术如图1所示实施例的电流检测电路结构示意图16；图6为根据本专利技术一实施例的一种开关变换器的控制方法的流程图500；图7为根据本专利技术另一实施例的一种开关变换器的控制方法的流程图600。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用来举例说明，并不用来限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接至”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接至”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1为根据本专利技术实施例的一种开关变换电路的电路框图100。所述开关变换电路100包括开关变换器10和其控制电路001，在如图2所示的实施例中，所述开关变换器10为传统的buck-boost变换器，包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关变换器的控制方法，所述开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述电感分别与所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关耦接，所述开关变换器接收一输入电压并输出一输出电压，所述控制方法包括：/n步骤1，基于所述输出电压和一参考电压的差值产生一调节量；/n步骤2，基于所述调节量与一基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果产生一第一时间和一第二时间；以及/n步骤3，基于所述第一时间和第二时间产生第一控制信号和第二控制信号，使得所述第一控制信号与第二控制信号之间存在一相位差；其中/n所述第一控制信号用于控制所述第一开关，所述第一控制信号的反相信号用于控制所述第二开关，所述第二控制信号用于控制所述第三开关，所述第二控制信号的反相信号用于控制所述第四开关。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关变换器的控制方法，所述开关变换器包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和电感，所述电感分别与所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关耦接，所述开关变换器接收一输入电压并输出一输出电压，所述控制方法包括：
步骤1，基于所述输出电压和一参考电压的差值产生一调节量；
步骤2，基于所述调节量与一基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果产生一第一时间和一第二时间；以及
步骤3，基于所述第一时间和第二时间产生第一控制信号和第二控制信号，使得所述第一控制信号与第二控制信号之间存在一相位差；其中
所述第一控制信号用于控制所述第一开关，所述第一控制信号的反相信号用于控制所述第二开关，所述第二控制信号用于控制所述第三开关，所述第二控制信号的反相信号用于控制所述第四开关。


2.如权利要求1所述的控制方法，其中基于所述调节量与所述基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果产生所述第一时间和所述第二时间包括：根据所述调节量与所述基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果选择单变量控制第一时间或单变量控制第二时间。


3.如权利要求2所述的控制方法，其中根据所述调节量与所述基准时间的比较结果以及所述输出电压与所述输入电压的比较结果选择单变量控制第一时间或第二时间包括：
当所述调节量小于或等于所述基准时间，且所述输出电压小于或等于所述输入电压时，基于第一公式产生所述第一时间，并设置所述第二时间等于所述调节量；
当所述调节量小于或等于所述基准时间，且所述输出电压大于所述输入电压时，基于第二公式产生所述第一时间，并设置所述第二时间等于所述调节量；
当所述调节量大于所述基准时间，且所述输出电压小于或等于所述输入电压时，基于第三公式产生所述第一时间，并设置所述第二时间等于所述基准时间；以及
当所述调节量大于所述基准时间，且所述输出电压大于所述输入电压时，基于第四公式产生所述第一时间，并设置所述第二时间等于所述基准时间。


4.如权利要求3所述的控制方法，其中第一公式为公式(2)，第二公式为公式(3-1)或公式(3-2)，第三公式为公式(4-1)或公式(4-2)，第四公式为公式(5-1)或公式(5-2)。


5.如权利要求1所述的控制方法，还包括：基于一预设周期值、所述输入电压、所述输出电压、一参考电流和所述电感值产生所述基准时间。


6.如权利要求1所述的控制方法，基于所述第一时间和第二时间产生第一控制信号和第二控制信号包括：
从第一初始值开始计数，当计数值为所述第一初始值时，所述开关变换器的当前工作周期开始，拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，田霖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33