本發(fā)明涉及dc-dc變換電路，具體涉及dc-dc變換電路的控制方法、裝置及其存儲設(shè)備。

背景技術(shù)：

為了保持dc-dc轉(zhuǎn)換電路的輸出高效率，隨著dc-dc轉(zhuǎn)換電路負(fù)載電流的減小，dc-dc轉(zhuǎn)換電路應(yīng)該進(jìn)入pfm(脈沖頻率調(diào)制)模式；隨后，當(dāng)dc-dc轉(zhuǎn)換電路的負(fù)載電流逐漸升高時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)從pfm模式切換至pwm(脈沖寬度調(diào)制)模式。

cn101218554a公開了采用脈沖頻率調(diào)制(pfm)控制的開關(guān)功率變換器，當(dāng)工作于pfm模式時(shí)，通過設(shè)定的死區(qū)下限vdbl和死區(qū)上限vdbh，以及電路參數(shù)(例如電感l(wèi)、電容c等等)來計(jì)算功率管114和續(xù)流管116的導(dǎo)通時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)pfm控制。

然而，由于功率管114和續(xù)流管116的導(dǎo)通時(shí)間與電路參數(shù)直接相關(guān)，電路參數(shù)的變化容易導(dǎo)致計(jì)算得到的導(dǎo)通時(shí)間的不準(zhǔn)確，進(jìn)而引起pfm控制的不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了dc-dc變換電路的控制方法、裝置及其存儲設(shè)備，使得pfm控制與電路參數(shù)無直接關(guān)聯(lián)。

本發(fā)明提供了一種dc-dc變換電路的控制方法，包括對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制，pfm控制包括如下步驟：s1、判斷dc-dc變換電路的輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若是則打開功率管和關(guān)閉續(xù)流管；s2、判斷電感電流是否大于或等于門限電流，若是則關(guān)閉功率管和打開續(xù)流管；s3、判斷電感電流是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管。

該控制方法還包括如下步驟：若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流等于零時(shí)輸出電壓均小于或等于門限電壓，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制切換至pwm控制。

在步驟s3之后pfm控制還包括如下步驟：s4、判斷輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若否，則維持功率管和續(xù)流管關(guān)閉直至輸出電壓降低至門限電壓。

本發(fā)明還提供了一種dc-dc變換電路的控制裝置，包括pfm控制單元，pfm控制單元用于：判斷dc-dc變換電路的輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若是則打開功率管和關(guān)閉續(xù)流管；判斷電感電流是否大于或等于門限電流，若是則關(guān)閉功率管和打開續(xù)流管；判斷電感電流是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管。

該控制裝置還包括pwm控制單元，pwm控制單元用于：若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流等于零時(shí)輸出電壓均小于或等于門限電壓，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制切換至pwm控制。

該pfm控制單元還用于：在電感電流等于零時(shí)關(guān)閉續(xù)流管之后，判斷輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若否，則維持功率管和續(xù)流管關(guān)閉直至輸出電壓降低至門限電壓。

本發(fā)明還提供了一種存儲設(shè)備，其中存儲有指令，指令被處理器執(zhí)行為如下步驟：s1、判斷dc-dc變換電路的輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若是則打開功率管和關(guān)閉續(xù)流管；s2、判斷電感電流是否大于或等于門限電流，若是則關(guān)閉功率管和打開續(xù)流管；s3、判斷電感電流是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管。

指令還被處理器執(zhí)行為如下步驟：若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流等于零時(shí)輸出電壓均小于或等于門限電壓，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制切換至pwm控制。

本發(fā)明還提供了一種dc-dc變換電路的控制裝置，包括處理器和存儲設(shè)備，存儲設(shè)備存儲有指令，指令被處理器執(zhí)行為如下步驟：s1、判斷dc-dc變換電路的輸出電壓是否小于或等于門限電壓，若是則打開功率管和關(guān)閉續(xù)流管；s2、判斷電感電流是否大于或等于門限電流，若是則關(guān)閉功率管和打開續(xù)流管；s3、判斷電感電流是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管。

指令還被處理器執(zhí)行為如下步驟：若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流等于零時(shí)輸出電壓均小于或等于門限電壓，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制切換至pwm控制。

有益效果：

通過判斷輸出電壓與門限電壓(下限電壓)之間的關(guān)系，以及電感電流與門限電流(上限電流)之間的關(guān)系，來控制功率管和續(xù)流管的打開或關(guān)閉，而不需要根據(jù)dc-dc轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)進(jìn)行控制，可以有效避免dc-dc轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)參數(shù)的變化(例如應(yīng)用環(huán)境變化，或者器件老化)造成的計(jì)算誤差引起的控制不準(zhǔn)確的問題。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制方法所適用的dc-dc變換電路的一種實(shí)施例的電路原理圖；

圖2是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制方法一種實(shí)施例的流程圖；

圖3是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制方法的一種實(shí)施例的電感電流、輸出電壓之間的波形示意圖；

圖4是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制方法的另一種實(shí)施例的電感電流、輸出電壓之間的波形示意圖；

圖5是dc-dc變換電路中功率管和續(xù)流管的控制頻率與負(fù)載電流之間的關(guān)系示意圖；

圖6是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制裝置一種實(shí)施例的框圖；

圖7是本發(fā)明dc-dc變換電路的控制裝置另一種實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說明。

如圖1所示，是dc-dc變換電路的一種實(shí)施例，適用于應(yīng)用本發(fā)明的dc-dc變換電路的控制方法。

圖1所示的dc-dc變換電路屬于降壓式dc-dc變換電路(buck電路)，包括功率管m1、續(xù)流管m2、電感l(wèi)、電容c和負(fù)載r，輸入電壓vin經(jīng)過在控制裝置實(shí)施控制方法控制下的dc-dc變換電路的變換之后，得到輸出電壓vout供負(fù)載r使用。

本控制方法可以對本dc-dc變換電路進(jìn)行pwm控制和pfm控制，并可以在pwm控制和pfm控制之間來回切換。換言之，本dc-dc變換電路可以工作在pwm模式和pfm模式，并且pwm模式和pfm模式之間可以來回切換。

如圖2所示，在一個(gè)實(shí)施例中，本dc-dc變換電路工作在pfm模式下，pfm控制包括如下步驟：

s1、判斷dc-dc變換電路的輸出電壓vout是否小于或等于門限電壓vout_vth，若是則打開功率管m1和關(guān)閉續(xù)流管m2。

可以通過電壓檢測電路(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)對輸出電壓vout的檢測。

在執(zhí)行步驟s1之后，電流從輸入電壓vin一端，經(jīng)過功率管m1、電感l(wèi)流向負(fù)載r，并向電容c充電。在這個(gè)過程中，如圖3所示，輸出電壓vout從門限電壓vout_vth逐漸升高。另外，打開功率管m1之后，電感電流il也逐漸從0開始上升。

s2、判斷電感電流il是否大于或等于門限電流il_ith，若是則關(guān)閉功率管m1和打開續(xù)流管m2。

可以通過電流檢測電路(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)對電感電流il的檢測。

此時(shí)，輸入電壓vin停止向負(fù)載r供電，但是由于電感l(wèi)的儲能作用，電感電流il自續(xù)流管m2和電感l(wèi)繼續(xù)流向住在r，并且電感電流il從門限電流il_ith開始逐漸下降。

如圖3所示，在一些實(shí)施例中，當(dāng)電感電流il開始下降時(shí)，輸出電壓vout繼續(xù)上升，直至電感電流il與負(fù)載電流相等，隨后，隨著電感電流il的進(jìn)一步下降，輸出電壓vout開始下降。

如圖4所示，在一些實(shí)施例中，電感電流il開始下降時(shí)，輸出電壓vout同時(shí)開始下降，當(dāng)電感電流il下降至零時(shí)，輸出電壓vout也同步下降至最低。

s3、判斷電感電流il是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管m2。

此時(shí)由于功率管m1和續(xù)流管m2均關(guān)閉，電感l(wèi)上沒有電流流過。

在本實(shí)施例中，通過判斷輸出電壓vout與門限電壓vou_vth(下限電壓)之間的關(guān)系，以及電感電流il與門限電流il_tth(上限電流)之間的關(guān)系，來控制功率管m1和續(xù)流管m2的打開或關(guān)閉，而不需要根據(jù)dc-dc轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)進(jìn)行控制，可以有效避免dc-dc轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)參數(shù)的變化(例如應(yīng)用環(huán)境變化，或者器件老化)造成的計(jì)算誤差引起的控制不準(zhǔn)確的問題。例如，背景技術(shù)cn101218554a中需要設(shè)定死區(qū)下限vdbl和死區(qū)上限vdbh，并根據(jù)死區(qū)下限vdbl和死區(qū)上限vdbh以及電路參數(shù)(例如電感l(wèi)、電容c等等)來計(jì)算功率管114和續(xù)流管116的導(dǎo)通時(shí)間。

在一些實(shí)施例中，在步驟s3之后，pfm控制還包括如下步驟：

s4、判斷輸出電壓vout是否小于或等于門限電壓vout_vth，若否，則維持功率管m1和續(xù)流管m2關(guān)閉直至輸出電壓vout降低至門限電壓vout_vth。

如圖1所示，此時(shí)輸出電壓vout仍然大于門限電壓vout_vth，因此需要繼續(xù)維持功率管m1和續(xù)流管m2關(guān)閉一段時(shí)間，由于電容c上仍儲存有電量，電容c會繼續(xù)向負(fù)載r供電，但是輸出電壓vout繼續(xù)下降直至門限電壓vout_vth。一旦輸出電壓vout小于或等于門限電壓vout_vth，又重復(fù)執(zhí)行步驟s1至s3，也就是開始下一個(gè)周期的pfm控制。這種pfm控制屬于電感電流斷續(xù)模式(dcm模式)。

在另一些實(shí)施例中，在步驟s3之后(也就是關(guān)閉續(xù)流管m2)之后，輸出電壓vout已經(jīng)等于或低于門限電壓vout_vth，此時(shí)觸發(fā)重新執(zhí)行步驟s1，也就是打開功率管m1和關(guān)閉續(xù)流管m2，電感電流il和輸出電壓vout同步上升，開始下一個(gè)pfm控制周期。此時(shí)本dc-dc轉(zhuǎn)換電路工作在電感電流連續(xù)模式(ccm)。

若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流il等于零續(xù)流管m2關(guān)閉之后輸出電壓vout均小于或等于門限電壓vout_vth，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pfm控制切換至pwm控制。

經(jīng)過對上述pfm控制進(jìn)行分析可知，當(dāng)負(fù)載電流增大至一定值時(shí)，在每一次電感電流降落至0時(shí)，輸出電壓vout均低于門限電壓vout_vth，換而言之，pfm控制工作在最大頻率下仍不能滿足負(fù)載的需求，此時(shí)需要將pfm模式切換至pwm模式。經(jīng)過計(jì)算可知，在本dc-dc轉(zhuǎn)換電路從pfm控制切換至pwm控制的時(shí)刻，負(fù)載電流大小為0.5*il_ith，與電路的參數(shù)無關(guān)。

圖5是一些實(shí)施例中負(fù)載電流與功率管m1和續(xù)流管m2的控制頻率之間的關(guān)系。

可以理解，當(dāng)dc-dc變換電路工作于pwm模式下，如果輸出電壓vout降低至門限電壓vout_vth，經(jīng)過步驟s1后dc-dc變換電路即進(jìn)入了pfm模式。由此可見，本dc-dc變換電路在pfm模式與pwm模式之間是可以穩(wěn)定切換的。

如圖6所示，本發(fā)明還提供了一種dc-dc變換電路的控制裝置，以實(shí)施前述實(shí)施例的dc-dc變換電路的控制方法。

該dc-dc變換電路的控制裝置10包括pfm控制單元11和pwm控制單元12。

其中，pfm控制單元11用于：判斷dc-dc變換電路的輸出電壓vout是否小于或等于門限電壓vout_vth，若是則打開功率管m1和關(guān)閉續(xù)流管m2；判斷電感電流il是否大于或等于門限電流il_ith，若是則關(guān)閉功率管m1和打開續(xù)流管m2；判斷電感電流il是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管m2。

pwm控制單元12用于：若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期的步驟s3中，關(guān)閉續(xù)流管m2之后輸出電壓vout均小于或等于門限電壓vout_vth，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pwm控制。

具體的控制方法參見前述實(shí)施例，在此不再贅述。

通過采用本控制裝置不需要根據(jù)dc-dc轉(zhuǎn)換電路的參數(shù)進(jìn)行控制，可以有效避免dc-dc轉(zhuǎn)換電路的系統(tǒng)參數(shù)的變化(例如應(yīng)用環(huán)境變化，或者器件老化)造成的計(jì)算誤差引起的控制不準(zhǔn)確的問題。

如圖7所示，本發(fā)明還提供了一種dc-dc變換電路的控制裝置，以實(shí)施前述實(shí)施例的dc-dc變換電路的控制方法。

該dc-dc變換電路的控制裝置20包括處理器21和存儲設(shè)備22，存儲設(shè)備22存儲有指令，指令被處理器21執(zhí)行為如下步驟：

s1、判斷dc-dc變換電路的輸出電壓vout是否小于或等于門限電壓vout_vth，若是則打開功率管m1和關(guān)閉續(xù)流管m2；

s2、判斷電感電流il是否大于或等于門限電流il_ith，若是則關(guān)閉功率管m1和打開續(xù)流管m2；

s3、判斷電感電流il是否等于零，若是則關(guān)閉續(xù)流管m2。

在一個(gè)實(shí)施例中，指令還被處理器21執(zhí)行為如下步驟：

若在連續(xù)的若干個(gè)pfm控制周期中，電感電流等于零時(shí)輸出電壓vout均小于或等于門限電壓vout_vth，且若干個(gè)超過閾值個(gè)數(shù)，則對dc-dc變換電路進(jìn)行pwm控制。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而所有這些修改和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。