CN103454481B - 一种boost电感电流采样校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BOOST电感电流采样校正方法，包括：获取电感电流上升阶段中点的电流值Is；获取BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo；根据BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0；获取BOOST电感电流当前实际输出的PWM占空比D；根据占空比D0和占空比D计算比例系数K；根据电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I。本发明无需增加采样次数，只需在现有的采样数据基础上，经过简单的计算，计算出实际占空比与理论占空比的比例系数，便能根据比例系数对当前的平均电流进行校正。

Description

一种BOOST电感电流采样校正方法

技术领域

本发明属于DC/DC数字开关电源技术领域，更具体地说，涉及一种BOOST电感电流采样校正方法。

背景技术

通常，在MCU或DSP控制的boost电路工作时，需要采样boost电感电流。目前，一般把开关管开通时间的中点即电感电流上升阶段的中点作为采样时刻，将采样得到的电流值作为开关周期内的平均电流值。但是这种方法只适用于电感电流连续模式的情况下，而在电感电流断续模式时，这种方法采样得到的电流会比实际平均电流偏大，而且误差会随着电流断续时间的增大而变大。

为提高电流断续时的采样精度，现有的另一种方法是增加一次AD采样，在开关管关断时间的中点再采样一次电流，将两次采样的算术平均值作为开关周期的电流平均值。该方法能在一定程度上解决电流断续时的电流采样问题，但是也存在以下问题：1）增加一次AD采样，导致中断次数增加一次，导致中断函数的执行时间相应减少。2）开关管关断时间的中点采样，其采样的电流值有可能是零，这种情况下计算出来的平均值不是很准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种BOOST电感电流采样校正方法，无需增加采样次数，只需在现有的采样数据基础上，经过简单的计算，计算出实际占空比与理论占空比的比例系数，便能根据比例系数对当前的平均电流进行校正。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种BOOST电感电流采样校正方法，包括：

获取电感电流上升阶段中点的电流值Is；

获取BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo；

根据所述BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0；

获取BOOST电感电流当前实际输出的PWM占空比D；

根据所述占空比D0和占空比D计算比例系数K；

根据所述电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I。

优选地，所述根据所述BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0的计算公式为：

$D0=1-\frac{\mathrm{Vi}}{\mathrm{Vo}}.$

优选地，所述根据所述占空比D0和占空比D计算比例系数K的计算公式为：

K=D/D0。

优选地，所述的根据所述电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I的计算公式为：

I=Is*K。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种BOOST电感电流采样校正方法，通过获取BOOST电路的输入电压和输出电压，计算出BOOST电路在连续模式或临界模式下的占空比，通过获取BOOST电感电流当前实际输出的占空比，根据BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比和当前实际输出的占空比计算出比例系数，并根据计算出的比例系数和获取的电感电流上升阶段中点的电流值计算出当前周期的平均电流值。由此可以看出，本方法在对当前平均电流进行校正的过程中，无需增加采样次数，只需采样一次电感电流上升阶段中点的电流值，只需在现有的采样数据基础上经过简单的计算便能对当前的平均电流进行校正，且使得经过校正后的断续电流值精度比较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例公开的一种BOOST基本电路图；

图2为本发明实施例公开的一种BOOST电感电流采样校正方法的流程图；

图3为本发明实施例公开的获取电感电流上升阶段中点的电流值的示意图；

图4为本发明实施例公开的获取BOOST电路的输入电压的示意图；

图5为本发明实施例公开的获取BOOST电路的输出电压的示意图；

图6为本发明实施例公开的一种BOOST电感电流采样校正方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种BOOST电感电流采样校正方法，无需增加采样次数，只需在现有的采样数据基础上，经过简单的计算，计算出实际占空比与理论占空比的比例系数，便能根据比例系数对当前的平均电流进行校正。

如图1所示，为本发明实施例公开的一种BOOST基本电路图。如图所示，BOOST电路由电感L1、二极管D1、开关管Q1和滤波电容C1构成。其中，电感L一端与输入端连接，另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与输出端连接；开关管Q1的源极与电感L1和二极管D1的串联中点连接，开关管Q1的漏极接地；滤波电容C1并联在输出端。

如图2所示，为本发明实施例公开的一种BOOST电感电流采样校正方法，包括：

S101、获取电感电流上升阶段中点的电流值Is；

具体的，如图3所示，首先，通过霍尔传感器采集电感的电流，并将采集的电流传输至直流电流检测电路，其次，通过直流电流检测电路对接收到的电流进行滤波和偏置处理，其次，通过采样保持将电流保持在电感电流上升阶段的中点，最后，通过AD转换后输出电感电流上升阶段中点的电流值Is。

S102、获取BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo；

具体的，如图4所示，首先，通过直流电压检测电路对输入电压进行滤波和偏置处理，其次，通过采样保持将输入电压保持，最后，通过AD转换后输出输入电压Vi。

具体的，如图5所示，首先，通过直流电压检测电路对输出电压进行滤波和偏置处理，其次，通过采样保持将输出电压保持，最后，通过AD转换后输出输出电压Vo。

S103、根据所述BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0；

具体的，计算公式为：

S104、获取BOOST电感电流当前实际输出的PWM占空比D；

具体的，当前实际输出的PWM占空比，是根据当前实际的电流电压值，经过PI电流控制环计算输出的。

S105、根据所述占空比D0和占空比D计算比例系数K；

具体的，K=D/D0。

S106、根据所述电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I。

具体的，I=Is*K。

在上述实施例中，首先获取电感电流上升阶段中点的电流值Is，获取BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo，并根据获取的输入电压Vi和输出电压Vo通过公式计算出BOOST电路在连续模式或临界模式下的占空比D0，然后获取BOOST电感电流当前实际输出的PWM占空比D，其中，实际输出的PWM占空比D是由PI电流控制环计算输出的，然后根据占空比D0和占空比D通过公式K=D/D0计算比例系数K，最后根据电流值Is和比例系数K对当前周期的平均电流值I进行校正，其中校正公式为：I=Is*K。

如表1所示，为通过本发明提供的校正方法对BOOST电感电流进行校正后的数据。由表1可知，通过本发明提供的校正方法，校正后的电流值精度比较高。

表1

由上述内容可知，本发明只需采样一次电感电流上升阶段中点的电流值，经过简单的计算，计算出实际占空比与理论占空比的比例系数，再将该比例系数与采样得到的电感电流上升阶段中点的电流值相乘就能得到真实的断续电流值，通过该方法校正后的断续电流值精度还比较高。

如图6所示，为本发明实施例公开的一种BOOST电感电流采样校正方法的原理图。图中，三角形OPA为电流断续时的电流波形，对应的开通时间Ton，关断时间Tf，OB为开关周期Ts。三角形BCD为电流临界连续时的电流波形，对应开通时间Ton0，关断时间Tf0，BC为开关周期Ts。Is0为电流临界时采样的电流值，也是真实的电流平均值。Is为电流断续时采样的电流值，是需要校正的电流值。Ipeak为电流断续时的电流峰值。

电流断续时，开关周期内的平均电流I应为实际电流波形OPA的平均值，但是采样电流Is是电流波形OPB的平均值。

假定三角形OPA的面积为Q，其平均电流为I；三角形OPB的面积为S，其平均电流为Is。根据平均电流理论，可得出：

$\frac{I}{\mathrm{Is}}=\frac{Q}{S};$

$Q=\frac{1}{2}*(\mathrm{Ton}+\mathrm{Tf})*\mathrm{Ipeak};$

$S=\frac{1}{2}*\mathrm{Ts}*\mathrm{Ipeak};$

$\frac{Q}{S}=\frac{\mathrm{Ton}+\mathrm{Tf}}{\mathrm{Ts}}=\frac{\mathrm{OA}}{\mathrm{OB}}=\frac{\mathrm{OA}}{\mathrm{BC}};$

因为三角形OPA和三角形BDC是相似三角形，所以：

$\frac{I}{\mathrm{Is}}=\frac{Q}{S}=\frac{\mathrm{OA}}{\mathrm{BC}}=\frac{\mathrm{OP}}{\mathrm{BD}}=\frac{\mathrm{Ton}}{\mathrm{Ton}0};$

$I=\frac{\mathrm{Ton}}{\mathrm{Ton}0}\mathrm{Is};$

假定电流临界断续时，采样得到的输入电压为Vi，输出电压为Vo。根据以下公式：

$\mathrm{Vo}=\frac{1}{1-D}*\mathrm{Vi};$

可以计算出当输入电压为Vi，输出电压为Vo时的理论占空比：

$D0=1-\frac{\mathrm{Vi}}{\mathrm{Vo}};$

占空比对应的导通时间为：

$\mathrm{Ton}0=D0*\mathrm{Ts}=\frac{\mathrm{Ts}*(\mathrm{Vo}-\mathrm{Vi})}{\mathrm{Vo}};$

所以电流断续时的平均电流值I=K*Is；其中：

$K=\frac{\mathrm{Ton}}{\mathrm{Ton}0}=\frac{\mathrm{Ton}*\mathrm{Vo}}{\mathrm{Ts}*(\mathrm{Vo}-\mathrm{Vi})}.$

由上述内容可以看出，本方法在对当前平均电流进行校正的过程中，无需增加采样次数，只需在现有的采样数据基础上经过简单的计算便能对当前的平均电流进行校正。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种BOOST电感电流采样校正方法，其特征在于，包括：

获取电感电流上升阶段中点的电流值Is；

获取BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo；

根据所述BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0；

获取BOOST电感电流当前实际输出的PWM占空比D；

根据所述占空比D0和占空比D计算比例系数K；

根据所述电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I。

2.根据权利要求1所述的BOOST电感电流采样校正方法，其特征在于，所述根据所述BOOST电路的输入电压Vi和输出电压Vo计算BOOST电感电流在连续模式或临界连续模式下的占空比D0的计算公式为：

$D0=1-\frac{\mathrm{Vi}}{\mathrm{Vo}}.$

3.根据权利要求1所述的BOOST电感电流采样校正方法，其特征在于，所述根据所述占空比D0和占空比D计算比例系数K的计算公式为：

K=D/D0。

4.根据权利要求1所述的BOOST电感电流采样校正方法，其特征在于，所述的根据所述电流值Is和比例系数K计算当前周期的平均电流值I的计算公式为：

I=Is*K。