数字升压电路及其控制方法、电子设备技术

本申请公开一种数字升压电路及其控制方法、电子设备，其中数字升压电路包括：升压电路，包括电感和电容，用于对输入电压进行升压；控制模块，包括：模数转换单元，用于将所述升压模块的输入电压、输出电压和电感电流分别转换至对应的数字信号，得到数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流；逻辑处理单元，用于根据预设的充电时间、数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流进行计算，得到放电时间，在所述充电时间控制输入电压向所述电感充电储能，并在所述放电时间控制所述电感向所述电容放电，使得电容两端电压高于输入电压，输出升压后的输出电压。其在升高输出电压的基础上，可以保证所升高的输出电压的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
数字升压电路及其控制方法、电子设备


[0001]本申请涉及集成电路
，具体涉及一种数字升压电路及其控制方法、电子设备。

技术介绍

[0002]现有的数字Boost(升压电路)采用电压环和电流环的双环控制向负载供能。在音频应用场景中，Boost的负载并非固定不变的，当负载电流发生跳变时，相当于向电流环引入了一个扰动。如果数字Boost所处系统是稳定的，此扰动将会在有限长的时间之内消除，从而实现向负载提供稳定的输出。但是当此扰动加入的瞬间，数字Boost的电感电流以及输出电压将会产生剧烈的波动，这一现象将会恶化boost的动态性能。
[0003]由于现有数字Boost大多采用脉冲宽度调制技术(PWM)，即在固定开关频率的情况之下通过调整高电平脉冲时间来控制电感电流的充放电。当负载发生变化时，响应速度将会受到固定频率的限制，从而影响输出电压的稳定性。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本申请提供一种数字升压电路及其控制方法、电子设备，以解决现有的数字Boost在负载发生变化时，响应速度将会受到固定频率的限制，从而影响输出电压的稳定性的问题。
[0005]本申请一方面提供的一种数字升压电路，包括：
[0006]升压模块，包括电感和电容，用于通过流经电感的电感电流对电容两端放电，从而对输入电压进行升压后输出对应的输出电压；
[0007]控制模块，包括：
[0008]模数转换单元，连接至所述升压模块，用于将所述升压模块的输入电压、输出电压和电感电流分别转换至对应的数字信号，得到数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流；
[0009]逻辑处理单元，分别连接至所述升压模块和所述模数转换单元的输出端，用于根据预设的充电时间、数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流，得到放电时间；并在所述充电时间控制输入电压向所述电感充电储能，并在所述放电时间控制所述电感向所述电容两端放电。
[0010]在其中一个实施例中，所述控制模块还包括模式判断单元；所述模式判断单元连接至所述逻辑处理单元的输入端；用于根据参考电感电流、所述充电时间以及所述电感电流在充电时间的上升斜率之间的关系判断所述升压模块当前所处的工作模式，并输出对应的模式信号；所述逻辑处理单元用于在接收到对应的模式信号后，计算与当前模式对应的所述放电时间。
[0011]具体地，所述升压模块的工作模式包括：断续工作模式和连续工作模式，对应的模式信号分别为第一模式信号和第二模式信号；所述放电时间包括第一放电时间和第二放电
时间；所述逻辑处理单元用于在接收所述第一模式信号时针对断续工作模式计算第一放电时间，在接收所述第二模式信号时针对连续工作模式计算第二放电时间。
[0012]具体地，所述模式判断单元用于在检测到第一关系式成立时，向所述逻辑处理单元发送第一模式信号，在检测到第二关系式成立时，向所述逻辑处理单元发送第二模式信号；所述第一关系式包括：所述第二关系式包括：其中，Ic表示参考电感电流，ton表示充电时间，m1表示所述电感电流在充电时间的上升斜率。
[0013]具体地，所述控制模块还包括数据筛选单元，所述数据筛选单元连接至所述模数转换单元的输出端、所述逻辑处理单元的输入端和所述模式判断单元的输入端，用于从所述数字化电感电流中筛选目标电感电流，根据目标电感电流的采样时刻，从所述数字化输入电压中筛选目标输入电压，以及从所述数字化输出电压中筛选目标输出电压，并输出至所述逻辑处理单元；
[0014]所述逻辑处理单元用于在接收所述第一模式信号时，计算第一放电时间toff1，在接收所述第二模式信号时，计算第二放电时间toff2，其中，Vin_cal表示目标输入电压，Vo_cal表示目标输出电压，L表示电感值，I_cal表示目标电感电流，Ic表示参考电感电流，ton表示充电时间。
[0015]具体地，所述目标电感电流为电感电流在当前开关周期的谷值；所述模数转换单元用于在距离开关信号下降沿最近的CLK_ADC上升沿处采样，得到采样电流，并对所述采样电流进行谷值补偿处理，得到当前开关周期的谷值，将所述谷值发送至所述数据筛选单元；其中，所述开关信号为对所述电感电流进行等比变换后的信号；CLK_ADC表示模数转换单元的时钟。
[0016]具体地，所述谷值补偿处理包括：I_cal＝I(n)
*
‑
m1
×
dly；其中，I(n)
*
表示采样电流，dly表示开关信号下降沿谷值点与CLK_ADC最近的上升沿之间的延时。
[0017]在其中一个实施例中，所述控制模块还包括：比例积分微分控制单元，所述比例积分微分控制单元的第一输入端连接至参考电压的提供端，第二输入端连接至所述数据筛选单元的输出端，输出端分别连接所述逻辑处理单元的输入端和所述模式判断单元的输入端；用于根据所述目标输出电压与参考电压的差值的大小选择对应的积分参数对该差值进行PID运算，得到参考电感电流。
[0018]具体地，所述比例积分微分控制单元内至少存储有预设的比例参数、第一积分参数、第二积分参数和第三积分参数；所述比例积分微分控制单元用于在所述差值小于第一误差阈值时，采用所述比例参数和所述第一积分参数对所述差值进行PID运算；在所述差值大于或者等于第一误差阈值，且小于或等于第二误差阈值时，采用所述比例参数和所述第二积分参数对所述差值进行PID运算；在所述差值大于所述第二误差阈值时，采用所述比例参数和所述第三积分参数对所述差值进行PID运算；其中，所述第一积分参数、第二积分参数和第三积分参数依次递减。
[0019]具体地，所述逻辑处理单元包括：
[0020]第一D触发器组，连接至所述比例积分微分控制单元的输出端、所述模式判断单元的输出端和所述数据筛选单元的输出端，用于传输所述第一模式信号和所述第二模式信号，并对所述目标输入电压、目标输出电压、目标电感电流和所述参考电感电流进行同步处理，并输出处理结果；
[0021]逻辑运算子单元，连接至所述第一D触发器组的输出端，用于在接收所述第一模式信号时，采用同步处理后的各个参数计算所述第一放电时间，在接收所述第二模式信号时，采用同步处理后的各个参数计算所述第二放电时间，并输出表征所述第一放电时间或者所述第二放电时间的时间控制信号；
[0022]波形产生子单元，连接至所述逻辑运算子单元的输出端和所述升压模块，用于接收所述时间控制信号，在所述充电时间向所述升压模块提供第一控制波形使所述电感充电，并在所述第一放电时间或者所述第二放电时间向所述升压模块提供第二控制波形使所述电感放电。
[0023]具体地，所述时间控制信号包括多个比特数据；所述逻辑处理单元还包括：第二D触发器组，设置在所述逻辑运算子单元和所述波形产生子单元之间，用于对各个比特数据进行同步，以使输出的时间控制信号准确表征所述放电时间所述第一放电时间或者所述第二放电时间。
[0024]具体地，所述控制模块还包括：电感电流限制单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字升压电路，其特征在于，包括：升压模块，包括电感和电容，用于通过流经电感的电感电流对电容两端放电，从而对输入电压进行升压后输出对应的输出电压；控制模块，包括：模数转换单元，连接至所述升压模块，用于将所述升压模块的输入电压、输出电压和电感电流分别转换至对应的数字信号，得到数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流；逻辑处理单元，分别连接至所述升压模块和所述模数转换单元的输出端，用于根据预设的充电时间、数字化输入电压、数字化输出电压和数字化电感电流，得到放电时间；并在所述充电时间控制输入电压向所述电感充电储能，并在所述放电时间控制所述电感向所述电容两端放电。2.根据权利要求1所述的数字升压电路，其特征在于，所述控制模块还包括模式判断单元；所述模式判断单元连接至所述逻辑处理单元的输入端；用于根据参考电感电流、所述充电时间以及所述电感电流在充电时间的上升斜率之间的关系判断所述升压模块当前所处的工作模式，并输出对应的模式信号；所述逻辑处理单元用于在接收到对应的模式信号后，计算与当前模式对应的所述放电时间。3.根据权利要求2所述的数字升压电路，其特征在于，所述升压模块的工作模式包括：断续工作模式和连续工作模式，对应的模式信号分别为第一模式信号和第二模式信号；所述放电时间包括第一放电时间和第二放电时间；所述逻辑处理单元用于在接收所述第一模式信号时针对断续工作模式计算第一放电时间，在接收所述第二模式信号时针对连续工作模式计算第二放电时间。4.根据权利要求3所述的数字升压电路，其特征在于，所述模式判断单元用于在检测到第一关系式成立时，向所述逻辑处理单元发送第一模式信号，在检测到第二关系式成立时，向所述逻辑处理单元发送第二模式信号；所述第一关系式包括：所述第二关系式包括：其中，Ic表示参考电感电流，ton表示充电时间，m1表示所述电感电流在充电时间的上升斜率。5.根据权利要求3所述的数字升压电路，其特征在于，所述控制模块还包括数据筛选单元，所述数据筛选单元连接至所述模数转换单元的输出端、所述逻辑处理单元的输入端和所述模式判断单元的输入端，用于从所述数字化电感电流中筛选目标电感电流，根据目标电感电流的采样时刻，从所述数字化输入电压中筛选目标输入电压，以及从所述数字化输出电压中筛选目标输出电压，并输出至所述逻辑处理单元；所述逻辑处理单元用于在接收所述第一模式信号时，计算第一放电时间toff1，在接收所述第二模式信号时，计算第二放电时间toff2，其中，Vin_cal表示目标输入
电压，Vo_cal表示目标输出电压，L表示电感值，I_cal表示目标电感电流，Ic表示参考电感电流，ton表示充电时间。6.根据权利要求5所述的数字升压电路，其特征在于，所述目标电感电流为电感电流在当前开关周期的谷值；所述模数转换单元用于在距离开关信号下降沿最近的CLK_ADC上升沿处采样，得到采样电流，并对所述采样电流进行谷值补偿处理，得到当前开关周期的谷值，将所述谷值发送至所述数据筛选单元；其中，所述开关信号为对所述电感电流进行等比变换后的信号；CLK_ADC表示模数转换单元的时钟。7.根据权利要求6所述的数字升压电路，其特征在于，所述谷值补偿处理包括：I_cal＝I(n)
*
‑
m1
×
dly；其中，I(n)
*
表示采样电流，dly表示开关信号下降沿谷值点与CLK_ADC最近的上升沿之间的延时。8.根据权利要求5所述的数字升压电路，其特征在于，所述控制模块还包括：比例积分微分控制单元，所述比例积分微分控制单元的第一输入端连接至参考电压的提供端，第二输入端连接至所述数据筛选单元的输出端，输出端分别连接所述逻辑处理单元的输入端和所述模式判断单元的输入端；用于根据所述目标输出电压与参考电压的差值的大小选择对应的积分参数对该差值进行PID运算，得到参考电感电流。9.根据权利要求8所述的数字升压电路，其特征在于，所述比例积分微分控制单元内至少存储有预设的比例参数、第一积分参数、第二积分参数和第三积分参数；所述比例积分微分控制单元用于在所述差值小于第一误差阈值时，采用所述比例参数和所述第一积分参数对所述差值进行PID运算；在所述差值大于或者等于第一误差阈值，且小于或等于第二误差阈值时，采用所述比例参数和所述第二积分参数对所述差值进行PID运算；在所述差值大于所述第二误差阈值时，采用所述比例参数和所述第三积分参数对所述差值进行PID运算；其中，所述第一积分参数、第二积分参数和第三积分参数依次递减。10.根据权利要求8所述的数字升压电路，其特征在于，所述逻辑处理单元包括：第一D触发器组，连接至所述比例积分微分控制单元的输出端、所述模式判断单元的输出端和所述数据筛选单元的输出端，用于传输所述第一模式信号和所述第二模式信号，并对所述目标输入电压、目标输出电压、目标电感电流和所述参考电感电流进行同步处理，并输出处理结果；逻辑运算子单元，连接至所述第一D触发器组的输出端，用于在接收所述第一模式信号时，采用同步处理后的各个参数计算所述第一放电时间，在接收所述第二模式信号时，采用同步处理后的各个参数计算所述第二放电时间，并输出表征所述第一放电时间或者所述第二放电时间的时间控制信号；波形产生子单元，连接至所述逻辑运算子单元的输出端和所述升压模块，用于接收所述时间控制信号，在所述充电时间向所述升压模块提供第一控制波形使所述电感充电，并在所述第一放电时间或者所述第二放电时间向所述升压模块提供第二控制波形使所述电感放电。11.根据权利要求10所述的数字升压电路，其特征在于，所述时间控制信号包括多个比特数据；所述逻辑处理单元还包括：第二D触发器组，设置在所述逻辑运算子单元和所述波形产生子单元之间，用于对各个比特数据进行同步，以使输出的时间控制信号准确表征所述放电时间所述第一放电时间或
者所述第二放电时间。12.根据权利要求11所述的数字升压电路，其特征在于，所述控制模块还包括：电感电流限制单元，连接至所述模数转换单元的输出端和所述升压模块；用于执行限流操作；所述限流操作包括在所述数字化电感电流超过电流限制值时，控制所述电感的充电通路关断，控制所述电感的放电通路开启，使电感电流下降；在数字化电感电流小于0时，关断所述充电通路和所述放电通路，在数字化电感电流大于0后再开启所述充电通路或所述放电通路。13.根据权利要求12所述的数字升压电路，其特征在于，所述电感电流限制单元包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，所述第一输入端连接所述模数转换单元的输出端，所述第二输入端连接所述第二D触发器组的输出端，所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亚青，吴小婷，姚炜，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：