基于电流环控制的数字稳压装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及开关电源技术领域，具体涉及一种基于电流环控制的数字稳压装置及其控制方法。包括电压采样电路、PWM数字控制电路、BOOST功率管驱动电路和BOOST升压电路；PWM数字控制电路用于对输入电压、BOOST升压电路预置电压进行频率和占空比运算输出FPWMIA信号，同时对BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算输出固定频率的ISS

【技术实现步骤摘要】
基于电流环控制的数字稳压装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及开关电源
，具体涉及一种基于电流环控制的数字稳压装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]开关电源的高频化是电源技术的发展趋势，高频化带来的优势和效益是推动了产品的小型化和轻便化，数字控制与传统/常规的控制有密切的关系，常规控制往往包含在数字控制之中，数字控制力图扩充常规控制方法并建立一系列新的理论与方法来解决更具有挑战性的复杂控制问题。随着芯片技术的不断发展，数字控制在开关电源中将得到迅速的发展。微控制器进入DC
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DC变换器是技术发展的必由之路。与模拟控制相比、数字控制开关电源在结构和性能上有以下特点：
[0003](1)以数字信号处理器作为PWM波驱动核心，将在开关电源驱动器以及PWM控制器作为控制对象提高了系统的灵活性，采用数字控制技术可以在同一硬件平台上只通过改变软件就可以改变控制策略从而实现对不同变换器系统的控制。
[0004](2)采用“整合数字电源”技术，实现了开关电源在模拟组件与数字组件的优化组合。
[0005](3)高集成度。实现了开关电源单片集成化，将大量的分立器件整合到一个芯片或一组芯片中。
[0006](4)数字控制系统具有很强的抗干扰能力。模拟元器件易受环境和温度的变化影响，所以模拟控制器稳定性较差。数字控制较少受到器件老化、环境或者参数变化的影响，比模拟控制器更稳定可靠，具有很强的抗干扰能力。
[0007](5)能充分发挥数字信号处理器以及微处理器的优势，数字控制可以实现各种复杂的控制策略，提高控制系统的性能，使所设计的开关电源达到高技术高性能指标。
[0008]鉴于数字控制开关电源的优势，如何提供一种高可靠性、高稳定性，同时能满足宽范围输入电压的稳压装置成为亟待解决的难题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于电流环控制的数字稳压装置及其控制方法，具有高可靠性、高稳定性，同时能满足宽范围输入电压。
[0010]本专利技术一种基于电流环控制的数字稳压装置，其技术方案为：包括电压采样电路、PWM数字控制电路、BOOST功率管驱动电路和BOOST升压电路；
[0011]所述电压采样电路用于对输入电压和BOOST输出电压进行采样，并输出至PWM数字控制电路；
[0012]所述PWM数字控制电路用于对输入电压、BOOST升压电路预置电压进行频率和占空比运算输出FPWMIA信号，同时对BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算输出固定频率的ISS
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PWM信号，所述FPWMIA信号和ISS
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PWM信号均输出至BOOST功率管驱动电
路；
[0013]所述BOOST功率管驱动电路采集用于反映BOOST升压电路输出电流大小的CSA信号，并根据FPWMIA信号、ISS
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PWM信号和CSA信号对输出的PWM波信号的占空比和频率进行控制；
[0014]所述BOOST升压电路包括用于控制所述BOOST升压电路储能或释能的主功率MOS管V9，所述主功率MOS管V9用于根据所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的占空比和频率关断或开启。
[0015]较为优选的，所述PWM数字控制电路对所述输入电压和BOOST升压电路预置电压进行频率和占空比运算，输出FPWMIA信号包括：
[0016]当BOOST升压电路预置电压不变、输入电压降低，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压升高时，增大FPWMIA信号的频率和占空比；
[0017]当BOOST升压电路预置电压不变，输入电压升高，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压降低时，降低FPWMIA信号的频率和占空比。
[0018]较为优选的，所述PWM数字控制电路对所述输入电压、BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算，输出ISS
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PWM信号包括：
[0019]当BOOST输出电压大于BOOST升压电路预置电压时，减小ISS
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PWM信号的占空比；
[0020]当BOOST输出电压小于BOOST升压电路预置电压时，增大ISS
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PWM信号的占空比。
[0021]较为优选的，所述BOOST功率管驱动电路根据FPWMIA信号、ISS
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PWM信号和CSA信号对PWM波信号的占空比进行控制包括：
[0022]所述BOOST功率管驱动电路将所述ISS
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PWM信号和所述CSA信号分别作为电流比较器的正相输入端和反相输入端；
[0023]当FPWMIA信号不变且为高电平时，若CSA信号的三角波尖峰电压值大于ISS
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PWM信号的电压值，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的占空比减小；
[0024]当FPWMIA信号不变且为高电平时，若CSA信号的三角波尖峰电压值小于ISS
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PWM信号的电压值，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比增大；
[0025]当FPWMIA信号不变且为低电平时BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比为零。
[0026]较为优选的，所述PWM波信号的频率与FPWMIA信号的频率保持一致。
[0027]较为优选的，所述BOOST功率管驱动电路包括控制芯片N3、FPWMIA信号输入电路和ISS
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PWM信号输入电路；
[0028]所述FPWMIA信号输入电路包括电阻R39～R41、电容C24、三极管V33、V34，所述FPWMIA信号通过并联设置的电容C24、电阻R41与三极管V33的基极连接，所述极管V33的发射极接地，集电极与三极管V34的基极连接，所述三极管V34的集电极与基准电压输入端连接，发射极与控制芯片N3的RT/CT信号输入引脚连接，所述三极管V33的基极和集电极分别通过电阻R40和R39与基准电压输入端连接；
[0029]所述ISS
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PWM信号输入电路包括一级滤波电路、二级滤波电路和三极管V35，所述ISS
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PWM信号通过串联的一级滤波电路、二级滤波电路与三极管V35的基极连接，所述三极管V35的集电极接地，发射极与控制芯片N3的COMP信号输入引脚连接；
[0030]所述CSA信号通过电阻R38与控制芯片N3的CS信号输入引脚连接。
[0031]较为优选的，还包括连接于BOOST升压电路输出端的BOOST过压保护电路，所述BOOST过压保护电路包括均压电容C2、C3、均压电阻R1～R4和光耦N1，所述均压电容C2、C3串联设置于BOOST过压保护电路输入端与地之间，所述均压电阻R1～R4连接于光耦N1的原边侧；
[0032]所述BOOST功率管驱动电路还包括栅极驱动芯片N2、电阻R35～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于：包括电压采样电路、PWM数字控制电路、BOOST功率管驱动电路和BOOST升压电路；所述电压采样电路用于对输入电压和BOOST输出电压进行采样，并输出至PWM数字控制电路；所述PWM数字控制电路用于对输入电压、BOOST升压电路预置电压进行频率和占空比运算输出FPWMIA信号，同时对BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算输出固定频率的ISS
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PWM信号，所述FPWMIA信号和ISS
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PWM信号均输出至BOOST功率管驱动电路；所述BOOST功率管驱动电路采集用于反映BOOST升压电路输出电流大小的CSA信号，并根据FPWMIA信号、ISS
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PWM信号和CSA信号对输出的PWM波信号的占空比和频率进行控制；所述BOOST升压电路包括用于控制所述BOOST升压电路储能或释能的主功率MOS管V9，所述主功率MOS管V9用于根据所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的占空比和频率关断或开启。2.根据权利要求1所述的基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于，所述PWM数字控制电路对所述输入电压和BOOST升压电路预置电压进行频率和占空比运算，输出FPWMIA信号包括：当BOOST升压电路预置电压不变、输入电压降低，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压升高时，增大FPWMIA信号的频率和占空比；当BOOST升压电路预置电压不变，输入电压升高，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压降低时，降低FPWMIA信号的频率和占空比。3.根据权利要求1所述的基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于，所述PWM数字控制电路对所述输入电压、BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算，输出ISS
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PWM信号包括：当BOOST输出电压大于BOOST升压电路预置电压时，减小ISS
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PWM信号的占空比；当BOOST输出电压小于BOOST升压电路预置电压时，增大ISS
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PWM信号的占空比。4.根据权利要求1所述的基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于，所述BOOST功率管驱动电路根据FPWMIA信号、ISS
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PWM信号和CSA信号对PWM波信号的占空比进行控制包括：所述BOOST功率管驱动电路将所述ISS
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PWM信号和所述CSA信号分别作为电流比较器的正相输入端和反相输入端；当FPWMIA信号不变且为高电平时，若CSA信号的三角波尖峰电压值大于ISS
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PWM信号的电压值，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的占空比减小；当FPWMIA信号不变且为高电平时，若CSA信号的三角波尖峰电压值小于ISS
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PWM信号的电压值，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比增大；当FPWMIA信号不变且为低电平时BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比为零。5.根据权利要求1所述的基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于，所述PWM波信号的频率与FPWMIA信号的频率保持一致。6.根据权利要求1所述的基于电流环控制的数字稳压装置，其特征在于，所述BOOST功率管驱动电路包括控制芯片N3、FPWMIA信号输入电路和ISS
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PWM信号输入电路；所述FPWMIA信号输入电路包括电阻R39～R41、电容C24、三极管V33、V34，所述FPWMIA信
号通过并联设置的电容C24、电阻R41与三极管V33的基极连接，所述极管V33的发射极接地，集电极与三极管V34的基极连接，所述三极管V34的集电极与基准电压输入端连接，发射极与控制芯片N3的RT/CT信号输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张前胜，马高育，陈其尧，李媛媛，常超，王莉，汪庆，
申请(专利权)人：湖北三江航天万峰科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：