一种输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种输入电压前馈电路及输入电压前馈控制方法，通过斜坡电压产生电路用来产生一个与输入电压成正比的斜坡电压，以数字控制器的控制算法和其内部的模拟比较器终止DPWM模块的工作周期来实现占空比的调节，无论输入电压变化的速度有多快，输入电压与初级接通时间的乘积都几乎是一个恒定值，实现输入电压的前馈控制。本申请针对线路电压输入瞬变，输出电压可提供非常快的响应，能够解决在输入电压变化时，稳定补偿电压，从而使反馈环路不动作的情况下，直接稳定输出电压，得到更好的环路响应，提升了系统的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置
本申请涉及电子电路
，尤其涉及基于数字控制器的一种输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置。
技术介绍
在正常情况下，开关电源都是稳压输出，然而在遇到输入电压快速跳变时，例如：在输入电压快速上升时，仅靠反馈电路的作用，输出电压过冲一般都会比较高，很容易导致输出过压保护电路的误动作；而在输入电压快速跌落时，仅靠反馈电路的作用，输出电压跌落也会比较大，很容易导致负载电路的复位。为了避免误动作或负载电路的复位，就需要增加输入电压前馈电路，使驱动信号的占空比能够随着输入电压的变化而迅速变小或变大，从而降低输出电压过冲或减少电压跌落，提高开关电源的动态响应速度。因此，如何解决在输入电压变化时，稳定补偿输出电压，从而使反馈环路不动作的情况下，直接稳定输出电压，提升系统的稳定性和可靠性，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请提供一种输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置，在输入电压变化时，稳定补偿输出电压，从而使反馈环路不动作的情况下，直接稳定输出电压，提升系统的稳定性和可靠性。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：一种输入电压前馈电路，用于电压模式控制的直流变换器，所述输入电压前馈电路包括：斜坡电压产生电路和数字控制器，其中：所述斜坡电压产生电路的输入端与所述直流变换器的第一输出端相连；所述数字控制器的第一输入端与所述斜坡电压产生电路的输出端相连，所述数字控制器的第二输入端与所述直流变换器的输出端相连，所述数字控制器的输出端与所述直流变换器的控制端相连；所述斜坡电压产生电路用于产生斜坡电压，所述斜坡电压与输入电压成正比；所述数字控制器用于通过数字控制算法和内部模拟比较器终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，以稳定所述输出电压。优选的，所述斜坡电压产生电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容C1、N沟道MOSFETQ5和或非门芯片U1，其中：所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述电容C1用于检测所述直流变换器的输出电压；通过所述第一电阻R1和所述第三电阻R3为所述电容C1充电，产生所述斜坡电压；所述第二电阻R2用于限制所述斜坡电压的幅值，所述斜坡电压的幅值小于所述数字控制器允许的最大值；所述N沟道MOSFETQ5的驱动信号由所述数字控制器输出的PWM1H和PWM2H经过所述或非门芯片U1产生的，当所述PWM1H和所述PWM2H均为低电平时，所述或非门芯片U1输出高电平，驱动所述N沟道MOSFETQ5导通，给所述电容C1放电。优选的，所述数字控制器包括：输出电压采样电路、环路补偿器、数字模拟转换器、模拟比较器和DPWM模块，其中：所述输出电压采样电路用于采集所述直流变换器的输出电压值，将所述输出电压值输入至所述环路补偿器，经过数字环路补偿算法得到补偿器电压值，并将所述补偿器电压值通过所述数字模拟转换器赋值给所述模拟比较器的负向输入端，将所述斜坡电压的幅值赋值给所述模拟比较器的正向输入端，通过程序配置所述模拟比较器和所述DPWM模块，使所述斜坡电压的幅值高于所述补偿器电压值，终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，以稳定所述输出电压。一种输入电压前馈控制方法，应用于上述所述的输入电压前馈电路，所述输入电压前馈电路用于电压模式控制的直流变换器，所述输入电压前馈电路包括：斜坡电压产生电路和数字控制器，该方法包括：所述斜坡电压产生电路产生斜坡电压，所述斜坡电压与输入电压成正比；所述数字控制器获取所述斜坡电压的幅值以及所述直流变换器的输出电压值，所述输出电压值经过数字环路补偿算法得到补偿器电压值；所述数字控制器将所述补偿器电压值和所述斜坡电压的幅值进行比较，所述斜坡电压的幅值高于所述补偿器电压值，终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，基于得到的新的占空比值，以稳定所述输出电压。优选的，所述输出电压值经过数字环路补偿算法得到补偿器电压值，具体为：将所述输出电压值进行缩放，得到缩放后的输出电压值；对所述缩放后的输出电压值与所述数字控制器内部设定的基准值通过环路补偿算法进行环路补偿运算，得到补偿电压值；对所述补偿电压值按照预设缩放方式进行缩放运算，得到缩放后的所述补偿器电压值。优选的，所述环路补偿算法为比例积分算法、比例积分微分算法、两极点两零点算法或三极点三零点算法。优选的，所述对所述补偿电压值按照预设缩放方式进行缩放运算，得到缩放后的所述补偿器电压值，具体为：采用对所述补偿电压值进行线性缩放或非线性缩放，得到缩放后的所述补偿器电压值。优选的，所述非线性缩放为折线缩放、阶梯缩放、指数缩放、双曲线缩放或抛物线缩放。一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上述所述的输入电压前馈控制方法。一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、所述存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如上述所述的输入电压前馈控制方法。本申请所述的输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置，通过斜坡电压产生电路用来产生一个与输入电压成正比的斜坡电压，以数字控制器的控制算法和其内部的模拟比较器终止DPWM模块的工作周期来实现占空比的调节，无论输入电压变化的速度有多快，输入电压与初级接通时间的乘积都几乎是一个恒定值，实现输入电压的前馈控制。本申请针对线路电压输入瞬变，输出电压可提供非常快的响应，能够解决在输入电压变化时，稳定补偿电压，从而使反馈环路不动作的情况下，直接稳定输出电压，得到更好的环路响应，提升了系统的稳定性和可靠性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种输入电压前馈电路的原理示意图；图2为本申请实施例提供的一种输入电压前馈电路的具体结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种输入电压前馈控制方法流程图；图4为本申请实施例提供的输出电压值经过数字环路补偿算法得到补偿器电压值的具体实现方式流程图；图5为本申请实施例提供的一种输入电压前馈控制方法的时序图；图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式本申请提供基于数字控制器的一种输入电压前馈电路、输入电压前馈控制方法及装置，用于电压模式控制的直流变换器，通过数字控制器的控制算法和其内部的模拟比较器，可以实现输入电压的前馈控制。本申请的专利技术目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输入电压前馈电路，其特征在于，用于电压模式控制的直流变换器，所述输入电压前馈电路包括：斜坡电压产生电路和数字控制器，其中：/n所述斜坡电压产生电路的输入端与所述直流变换器的第一输出端相连；所述数字控制器的第一输入端与所述斜坡电压产生电路的输出端相连，所述数字控制器的第二输入端与所述直流变换器的输出端相连，所述数字控制器的输出端与所述直流变换器的控制端相连；/n所述斜坡电压产生电路用于产生斜坡电压，所述斜坡电压与输入电压成正比；/n所述数字控制器用于通过数字控制算法和内部模拟比较器终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，以稳定所述输出电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种输入电压前馈电路，其特征在于，用于电压模式控制的直流变换器，所述输入电压前馈电路包括：斜坡电压产生电路和数字控制器，其中：
所述斜坡电压产生电路的输入端与所述直流变换器的第一输出端相连；所述数字控制器的第一输入端与所述斜坡电压产生电路的输出端相连，所述数字控制器的第二输入端与所述直流变换器的输出端相连，所述数字控制器的输出端与所述直流变换器的控制端相连；
所述斜坡电压产生电路用于产生斜坡电压，所述斜坡电压与输入电压成正比；
所述数字控制器用于通过数字控制算法和内部模拟比较器终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，以稳定所述输出电压。


2.根据权利要求1所述的输入电压前馈电路，其特征在于，所述斜坡电压产生电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电容C1、N沟道MOSFETQ5和或非门芯片U1，其中：
所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述电容C1用于检测所述直流变换器的输出电压；
通过所述第一电阻R1和所述第三电阻R3为所述电容C1充电，产生所述斜坡电压；所述第二电阻R2用于限制所述斜坡电压的幅值，所述斜坡电压的幅值小于所述数字控制器允许的最大值；
所述N沟道MOSFETQ5的驱动信号由所述数字控制器输出的PWM1H和PWM2H经过所述或非门芯片U1产生的，当所述PWM1H和所述PWM2H均为低电平时，所述或非门芯片U1输出高电平，驱动所述N沟道MOSFETQ5导通，给所述电容C1放电。


3.根据权利要求1所述的输入电压前馈电路，其特征在于，所述数字控制器包括：输出电压采样电路、环路补偿器、数字模拟转换器、模拟比较器和DPWM模块，其中：
所述输出电压采样电路用于采集所述直流变换器的输出电压值，将所述输出电压值输入至所述环路补偿器，经过数字环路补偿算法得到补偿器电压值，并将所述补偿器电压值通过所述数字模拟转换器赋值给所述模拟比较器的负向输入端，将所述斜坡电压的幅值赋值给所述模拟比较器的正向输入端，通过程序配置所述模拟比较器和所述DPWM模块，使所述斜坡电压的幅值高于所述补偿器电压值，终止脉冲宽度调制控制器的工作周期来实现占空比的调节，以稳定所述输出电压。


4.一种输入电压前馈控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：高喜，
申请(专利权)人：北京新雷能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11