數(shù)字化電流控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于開關電源的數(shù)字化電流控制裝置，包括：第一采樣處理模塊201，用于得到輸出反饋值；第二采樣處理模塊202，用于得到信號電容上的采樣電壓值；第一運算處理模塊203，用于將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值進行運算處理，獲取峰值預設值；第二運算處理模塊204，用于將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值進行運算處理，獲取控制信號；調制處理模塊205，用于對所述控制信號進行數(shù)字調制處理，獲取調制控制信號，以對開關電源功率電路進行控制。本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置，使電流峰值經(jīng)過處理后作為一個變量參與到數(shù)字控制器的運算中，兼顧到系統(tǒng)的動態(tài)響應能力和穩(wěn)定性。
【專利說明】
數(shù)字化電流控制裝置
技術領域
[0001 ] 本發(fā)明涉及電源控制技術，尤其涉及一種數(shù)字化電流控制裝置。
【背景技術】
[0002]開關電源的峰值電流模式控制具有閉環(huán)響應快的優(yōu)點，對輸入電壓的變化和輸出負載的變化的瞬態(tài)響應均較快；峰值電流模式PWM (脈寬調制)控制是雙閉環(huán)控制，電壓外環(huán)控制電流內環(huán)，電流內環(huán)是按照逐個脈沖工作的，在電流峰值達到電流給定值的時候關斷脈沖，從而限制電流峰值。
[0003]峰值電流模式控制一般是模擬控制，通過模擬比較器的輸出決定脈沖的關斷；如果采用數(shù)字控制，并采用逐個脈沖的工作方式，由于受限于數(shù)字采樣的速度，數(shù)字比較器輸出脈沖的關斷時間點存在誤差，脈沖寬度的調節(jié)不夠精細，使得控制器的性能不佳。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明實施例提供一種數(shù)字化電流控制裝置，包括:
第一采樣處理模塊，用于得到輸出反饋值；第二采樣處理模塊，包括電流檢測與處理電路、充電電路、信號電容、放電電路，用于得到信號電容上的采樣電壓值；第一運算處理模塊，用于將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值進行運算處理，獲取峰值預設值；第二運算處理模塊，用于將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值進行運算處理，獲取控制信號；調制處理模塊，用于對所述控制信號進行數(shù)字調制處理，獲取調制控制信號，以對開關電源功率電路進彳丁控制。
[0005]所述第二采樣處理模塊用于得到信號電容上的采樣電壓值，具體過程為:電流檢測與處理電路得到開關電流的波形信號，所述波形信號先通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，然后由數(shù)字控制芯片對所述信號電容的電壓進行采樣，采樣結束后由放電電路對所述信號電容進行放電。
[0006]所述第一運算處理模塊，在實現(xiàn)方式中，具體為:將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值相減，得到第一偏差信號，并將第一偏差信號進行運算處理，得到峰值預設值。
[0007]所述第二運算處理模塊，在實現(xiàn)方式中，具體為:將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值相減，得到第二偏差信號，并將第二偏差信號進行運算處理，得到控制信號。
[0008]本發(fā)明實施例采用數(shù)字化控制，所述數(shù)字控制芯片是數(shù)字信號處理器；所述放電電路中包含有放電開關，所述放電開關由數(shù)字信號處理器控制。
[0009]信號電容的電壓采樣結束后，數(shù)字信號處理器控制放電開關導通，放電電路對信號電容進行放電，放電時間由數(shù)字信號處理器在程序中設定，放電結束后，放電開關關斷，從而進入下一輪信號電容的充電、電壓采樣、放電的循環(huán)。
[0010]數(shù)字信號處理器完成第一采樣處理模塊、第二采樣處理模塊、第一運算處理模塊、第二運算處理模塊、調制處理模塊中的需要由數(shù)字信號處理器完成的功能。
[0011]電流檢測與處理電路得到開關電流的波形信號，所述開關電流可以是變壓器原邊繞組的開關電流，也可以是變壓器副邊繞組的開關電流，還可以是開關管的開關電流。
[0012]一些單開關變換器，如正激變換器和反激變換器，在一個開關周期中，開關管開通和關斷各一次，電流檢測與處理電路得到的開關電流的波形信號中包含一個脈沖波形信號，該脈沖波形信號有一個峰值；在此情形下，波形信號通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，充電時間必須大于開關電源的一個開關周期的時間，才能保證信號電容上保存了開關電流的波形信號的至少一個峰值的近似值；充電時間可以由數(shù)字信號處理器在程序中設定。
[0013]—些包含多個開關管的變換器，如對稱半橋變換器和全橋移相變換器，在一個開關周期中，有多個開關管開通和關斷各一次，如果檢測的開關電流是變壓器原邊繞組的開關電流，電流檢測與處理電路得到的開關電流的波形信號中包含二個脈沖波形信號，分別是前半周脈沖波形信號和后半周脈沖波形信號，每個脈沖波形信號都有一個峰值；在此情形下，波形信號通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，充電時間必須大于開關電源的半個開關周期的時間，才能保證信號電容上保存了開關電流的波形信號的至少一個峰值的近似值；充電時間可以由數(shù)字信號處理器在程序中設定。
[0014]如果充電時間達到數(shù)個開關周期，則信號電容上保存了開關電流的波形信號的最大的一個峰值的近似值。
[0015]對于控制輸出電壓的電源，如恒壓源，所述輸出反饋值是電源輸出電壓反饋值，所述輸出預設值是電源輸出電壓預設值。
[0016]對于控制輸出電流的電源，如恒流源，所述輸出反饋值是電源輸出電流反饋值，所述輸出預設值是電源輸出電流預設值。
[0017]所述調制控制信號可以是脈沖寬度調制信號(PffM信號)，用于對PffM開關電源的功率電路進行控制；所述調制控制信號也可以是脈沖頻率調制信號(PFM信號)，用于對PFM開關電源的功率電路進行控制。
[0018]所述第二采樣處理模塊，用于得到信號電容上的采樣電壓值，在實現(xiàn)方式中，所述單向充電開關可采用二極管。
[0019]本發(fā)明實施例提供一種數(shù)字化電流控制裝置，使電流峰值經(jīng)過處理后作為一個變量參與到數(shù)字控制器的運算中，兼顧到系統(tǒng)的動態(tài)響應能力和穩(wěn)定性。在一些運算要求不高的場合，所述數(shù)字控制芯片也可以采用單片機。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的控制方法流程圖；
圖2為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的第二采樣處理模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]圖1為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的控制方法流程圖，本實施例的控制方法包括:
步驟101、利用第一采樣處理模塊對開關電源的輸出進行采樣，得到輸出反饋值。
[0024]步驟102、利用第二采樣處理模塊對信號電容進行充電、采樣、放電，得到信號電容上的采樣電壓值。
[0025]步驟103、利用第一運算處理模塊將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值進行運算處理，獲取峰值預設值。
[0026]步驟104、利用第二運算處理模塊將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值進行運算處理，獲取控制信號。
[0027]步驟105、利用調制處理模塊對所述控制信號進行數(shù)字調制處理，獲取調制控制信號，以對開關電源功率電路進行控制。
[0028]圖2為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的結構示意圖，本實施例的數(shù)字化電流控制裝置包括:第一采樣處理模塊201，用于得到輸出反饋值；第二采樣處理模塊202，用于得到信號電容上的采樣電壓值；第一運算處理模塊203，用于將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值進行運算處理，獲取峰值預設值；第二運算處理模塊204，用于將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值進行運算處理，獲取控制信號；調制處理模塊205，用于對所述控制信號進行數(shù)字調制處理，獲取調制控制信號，以對開關電源功率電路進行控制。
[0029]第二采樣處理模塊202包括:電流檢測與處理電路、充電電路、信號電容、放電電路；電流檢測與處理電路得到開關電流的波形信號，所述開關電流可以是變壓器原邊繞組的開關電流，也可以是變壓器副邊繞組的開關電流；所述電流檢測與處理電路包括電流檢測電路，還可以包括整流電路，整流電路可以將交流電流脈沖的波形信號整流為正的波形信號。
[0030]第二采樣處理模塊202，用于得到信號電容上的采樣電壓值，在實現(xiàn)方式中，充電電路可采用充電電阻與單向充電開關串聯(lián)，單向充電開關可采用二極管；放電電路可采用放電電阻與放電開關串聯(lián)，放電開關可采用三極管，數(shù)字信號處理器控制三極管的基級，從而控制三極管的導通與關斷。
[0031]所述第一運算處理模塊，在實現(xiàn)方式中，具體為:將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值相減，得到第一偏差信號，并將第一偏差信號進行運算處理，得到峰值預設值；該運算處理可以采用數(shù)字PI調節(jié)器處理，這樣，第一偏差信號作為第一數(shù)字PI調節(jié)器的輸入，第一數(shù)字PI調節(jié)器的輸出就是峰值預設值。
[0032]所述第二運算處理模塊，在實現(xiàn)方式中，具體為:將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值相減，得到第二偏差信號，并將第二偏差信號進行運算處理，得到控制信號；該運算處理可以采用數(shù)字PI調節(jié)器處理，這樣，第二偏差信號作為第二數(shù)字PI調節(jié)器的輸入，第二數(shù)字PI調節(jié)器的輸出就是控制信號。
[0033]圖3為本發(fā)明提供的數(shù)字化電流控制裝置實施例的第二采樣處理模塊的電路原理圖。
[0034]第二采樣處理模塊包括:電流檢測與處理電路、充電電路、信號電容、放電電路。
[0035]電流檢測與處理電路包括:電流互感器301，整流電路302、303、304、305，檢測電阻306 ;充電電路包括二極管307、充電電阻308 ;信號電容309 ;放電電路包括放電電阻310、放電開關311。
[0036]在檢測電阻306上得到開關電流的波形信號，該波形信號通過充電電路307、308對信號電容309充電，在數(shù)字信號處理器對信號電容309的電壓采樣結束后，由放電電路310,311對信號電容放電。
[0037]可以選擇放電電阻310的阻值遠小于充電電阻308的阻值，這樣，在放電期間，放電開關311導通，可以使得信號電容309上的電壓迅速下降；放電時間由數(shù)字信號處理器在程序中設定，放電結束后，放電開關311關斷，從而進入下一輪信號電容的充電、電壓采樣、放電的循環(huán)。
[0038]在對信號電容進行放電前，信號電容上保存了至少一個開關電流的波形信號的峰值的近似值；二極管307的正向導通壓降、充電電阻308的壓降是信號電容的電壓低于波形信號的峰值的原因。
[0039]圖3中的整流電路將交流電流脈沖的波形信號整流為正的波形信號。
[0040]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術方案脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種用于開關電源的數(shù)字化電流控制裝置，其特征在于，包括:第一采樣處理模塊，用于得到輸出反饋值；第二采樣處理模塊，包括電流檢測與處理電路、充電電路、信號電容、放電電路，用于得到信號電容上的采樣電壓值；第一運算處理模塊，用于將開關電源的輸出預設值與所述輸出反饋值進行運算處理，獲取峰值預設值；第二運算處理模塊，用于將所述峰值預設值與所述信號電容上的采樣電壓值進行運算處理，獲取控制信號；調制處理模塊，用于對所述控制信號進行數(shù)字調制處理，獲取調制控制信號，以對開關電源功率電路進行控制。2.根據(jù)權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述第二采樣處理模塊用于得到信號電容上的采樣電壓值，具體過程為:電流檢測與處理電路得到開關電流的波形信號，所述波形信號先通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，然后由數(shù)字控制芯片對所述信號電容的電壓進行采樣，采樣結束后由放電電路對所述信號電容進行放電。3.根據(jù)權利要求1至2所述的控制裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制芯片是數(shù)字信號處理器；所述放電電路中包含有放電開關，所述放電開關由數(shù)字信號處理器控制。4.根據(jù)權利要求1至3所述的控制裝置，其特征在于，所述波形信號通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，充電時間大于開關電源的一個開關周期的時間。5.根據(jù)權利要求1至3所述的控制裝置，其特征在于，所述波形信號通過串聯(lián)有單向充電開關的充電電路對信號電容進行充電，充電時間大于開關電源的半個開關周期的時間。
【文檔編號】G05F1/56GK105988496SQ201510068937
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】楊宏
【申請人】楊宏