CN103718443B - 调压电源及输出电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调压电源及输出电压控制方法。该调压电源包括：控制器，可调电压源组，开关组；可调电压源组，包括至少两个可调电压源，用于提供电压；开关组，包括至少两个开关，每一个开关连接一个所述可调电压源；控制器，与每一个所述可调电压源和所述开关组相连接，用于确定可调电压组的需输出电压，设定所述可调电压组中输出所述需输出电压的可调电压源，并且控制所述开关组，从而控制设定的输出所述需输出电压的可调电压源输出电压。

Description

调压电源及输出电压控制方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种调压电源及输出电压控制方法。

背景技术

调压电源的工作原理是接收参考信号，根据该参考信号控制电源输出最合适的电压，该输出电压高于参考信号，且最接近参考信号，这样可以保证输出线性电压的同时使调压电源工作在接近饱和的状态。

如图1所示，其为现有技术中调压电源的结构示意图。现有的调压电源包括固定电压源组110，固定电压源组110包括多个固定电压源，每个固定电压源设定不同的电压等级，并且每个固定电压源对应开关组120中的一个开关，及与开关组相连接的选通控制器130，选通控制器130用于根据参考信号大小按周期选择最合适的固定电压源对应的开关闭合，从而输出最合适的电压。其中，周期长度由选通控制器130预先根据参考信号宽带、固定电压源数量及固定电压源的建立时间确定的。

现有的调压电源虽然可以实现动态的输出电压，但是当周期过长时，会与参考信号产生较大的误差；并且为了降低成本减少调压电源体积，固定电源的数量有限，这就限制了固定电源输出电平的精确度，从而导致不能准确的输出与参考信号最接近的电压，造成较大的跟踪误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种调压电源及输出电压控制方法，可精确的输出与参考信号最接近的电压，从而减小跟踪误差。

在第一方面，本发明提供一种调压电源，该调压电源包括：控制器，可调电压源组，开关组；

该可调电压源组，包括至少两个可调电压源，该可调电压源用于提供电压；

该开关组，包括至少两个开关，每一个开关连接一个可调电压源,该开关组用于控制该可调电压源是否输出电压；

该控制器，与每一个可调电压源和开关组相连接，用于确定可调电压组的需输出电压，设定该可调电压组中输出需输出电压的可调电压源，并且控制该开关组，从而控制设定的输出需输出电压的可调电压源输出电压。

在第一方面的第一种可能实现的方式中，该控制器具体用于：在第一周期接收参考信号，根据参考信号在第二周期的大小确定可调电压源组在第二周期的需输出电压，并设定输出需输出电压的可调电压源，在第二周期控制输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合。

结合第一方面的第一种可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中，该第二周期为第一周期之后的任意一个周期。

结合第一方面的第一种可能实现的方式或第一方面的第二种可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，设定输出需输出电压的可调电压源具体为：如果在第二周期可调电压源组的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压相同，则设定在第二周期之前相邻的周期输出电压的可调电压源在第二周期继续输出需输出电压。

结合第一方面的第一种可能实现的方式或第一方面的第二种可能实现的方式，在第四种可能实现的方式中，设定输出所述需输出电压的可调电压源具体为：如果在第二周期可调电压源组的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压不同，则设定在第二周期之前相邻的周期未输出电压的可调电压源在第二周期输出需输出电压。

结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式或第一方面的第二种可能实现的方式或第一方面的第三种可能实现的方式或第一方面的第四种可能实现的方式，在第五种可能实现的方式中，该控制器还用于接收可调电压源的电压反馈信号，用以根据该电压反馈信号调整可调电压源组的脉冲宽度调制信号占空比。

结合第一方面或第一方面的第一种可能实现的方式或第一方面的第二种可能实现的方式或第一方面的第三种可能实现的方式或第一方面的第四种可能实现的方式或第一方面的第五种可能实现的方式，在第六种可能实现的方式中，该控制器通过脉冲宽度调制信号设定输出需输出电压的可调电压源。

在第二方面，本发明提供一种输出电压控制方法，该方法包括：

接收参考信号；

在第一周期根据该参考信号在第二周期的大小,确定可调电压源组在第二周期的需输出电压，该可调电压源组包括至少两个可调电压源，且每个可调电压源分别对应一个开关；

设定在第二周期输出需输出电压的可调电压源；

在第二周期控制输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合。

在第二方面的第一种可能实现的方式中，该第二周期为第一周期之后的任意一个周期。

结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中，设定在第二周期输出所述需输出电压的可调电压源具体为：如果在第二周期可调电压源组的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压相同，则设定第二周期之前相邻的周期输出电压的可调电压源在第二周期继续输出需输出电压。

结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，设定第二周期输出需输出电压的可调电压源具体为：如果在第二周期可调电压源组的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压不同，则设定第二周期之前相邻的周期未输出电压的可调电压源在第二周期输出需输出电压。

结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式或第二方面的第二种可能实现的方式或第二方面的第三种可能实现的方式，在第四种可能实现的方式中，该方法还包括：接收可调电压源的电压反馈信号，该电压反馈信号包括：可调电源源组实际输出的电压值；用以根据电压反馈信号调整可调电压源组的脉冲宽度调制信号占空比。

结合第二方面或第二方面的第一种可能实现的方式或第二方面的第二种可能实现的方式或第二方面的第三种可能实现的方式或第二方面的第四种可能实现的方式，在第五种可能实现的方式中，通过脉冲宽度调制信号设定输出需输出电压的可调电压源。

通过上述方案，将可调电压源应用于调压电源中，控制器可在第一周期根据参考信号在第二周期的大小确定第二周期的需输出电压及设定输出需输出电压的可调电压源，在第二周期控制设定的输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，使得可调电压源组中相应的可调电压源在第二周期输出最接近参考信号的电压，从而减小跟踪误差。

附图说明

图1为现有技术中调压电源的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种调压电源的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种调压电源的结构示意图

图4为本发明实施例二提供的另一种调压电源的结构示意图；

图5为本发明实施例四提供的一种输出电压控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以图2为例详细说明本发明实施例一提供的一种调压电源，图2为本发明实施例一提供的一种调压电源的结构示意图。如图2所示，该调压电源包括：可调电压源组210，开关组220，控制器230。

该可调电压源组210包括至少两个可调电源，该可调电压源用于提供电压；如图2所示，该可调电源组中包括可调电源211、可调电源212，也可还包括其它可调电源至可调电源21N，对N所代表的数字的位数并不做限制。

该开关组220包括至少两个开关，每一个开关连接一个可调电压源，该开关组用于控制可调电压源是否输出电压；如图2所示，该开关组中包括开关221、可调电源222，也可还包括其它开关至开关21N，对N所代表的数字的位数并不做限制。

该控制器230与每一个可调电压源和开关组220相连接，用于确定可调电压组210的需输出电压，设定可调电压组210中输出需输出电压的可调电压源，并且控制开关组220，从而控制设定的输出需输出电压的可调电压源输出电压。

利用本发明实施例一提供的一种调压电源，将可调电压源应用于调压电源中，控制器可确定可调电压源组的需输出电压及设定输出需输出电压的可调电压源，并控制设定的输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，使得可调电压源组中相应的可调电压源输出最接近参考信号的电压，从而减小跟踪误差。

下面以图3为例详细说明本发明实施例二提供的一种调压电源，图3为本发明实施例二提供的一种调压电源的结构示意图。如图3所示，该调压电源包括：可调电压源组310，开关组320，控制器330。

可调电压源组310中包括两个可调电压源，可调电压源311和可调电压源312。开关组320包括两个开关，开关321和开关322。每个可调电压源对应一个开关，即可调电压源311与开关321相连接，可调电压源312与开关322相连接。控制器分别与可调电压源311，可调电压源312及开关组320相连接。

其中，可调电压源组310用于提供电压。控制器330用于设定可调电压源组310中输出电压的可调电压源及输出的电压大小，并且控制开关组320闭合设定的输出电压的可调电压源对应的开关，从而使得设定的可调电压源输出控制器330确定的输出电压。

将可调电压源应用于调压电源中，控制器可根据预先设定的周期及参考信号的大小控制可调电压源输出最接近参考信号的电压。

下面对本发明实施例二提供的调压电源的工作过程进行详细说明：

首先,控制器330接收参考信号。控制器330在第一周期根据接收到的参考信号在第二周期的大小，确定可调电压源组320在第二周期的需输出电压。

该第二周期为第一周期之后的任意一个周期。第一周期和第二周期为相对，第一周期相对于在其前的周期也可以是第二周期，第二周期相对于在其后的周期也可以是第一周期。

本实施例第一周期为当前周期，第二周期为当前周期的下一个周期为例进行说明。

其中，该参考信号为包络信号。输出电压的周期长度根据包络信号带宽、可调电压源数量而设定。并且，输出电压的周期和参考信号的周期相对应。

由于输出电压的周期和参考信号的周期是对应的，因此，可选的，控制器330可根据在当前周期内接收到的参考信号在下一个周期的大小，计算参考信号在下一个周期的方均根（RootMeanSquare，RMS）值，然后根据该RMS值确定下一个周期的需输出电压。

然后，控制器330通过输出脉冲宽度调制（PulseWidthModulation，PWM）信号设定可调电压源组310中的可调电压源311或可调电压源312在下一个周期输出需输出电压，并在下一个周期通过输出电源选通信号控制开关组320中的开关。当设定可调电压源311在下一个周期输出需输出电压时，在下一个周期控制器330只控制闭合开关321，同样的，当设定可调电压源312输出电压时，在下一个周期控制器330只控制闭合开关322。

具体的，在可调电源初始开启时，由于当前周期没有任何可调电压源输出电压，因此，控制器330可设定可调电压源组中的任意一个可调电压源输出需输出电压，并在下一个周期控制开关组320，使得设定的可调电压源对应的开关闭合，其它开关断开。例如，初始时设定可调电压源311输出电压，则闭合开关321，断开开关322。

在开关321被闭合的周期内，即可调电压源311输出需输出电压的周期内，如果确定的下一个周期可调电压源组310的需输出电压与当前周期可调电压源311输出的电压相同，则控制器330在当前周期继续设定可调电压源311在下一个周期输出需输出电压，并且在下一个周期继续控制开关321闭合，开关322断开，从而控制可调电压源311在下一个周期继续输出与当前周期输出的相同的电压。

同样的，如果控制器330确定的下个周期及下下个周期及连续多个周期可调电压源组的需输出电压与当前周期的输出电压相同，则设定当前周期输出电压的可调电压源继续输出需输出电压，并控制该可调电源源对应的开关持续闭合。这种控制方式可以减少开关的切换动作，从而减少了开关功耗，并且减少了输出电压的波动。

在开关321被闭合的周期内，即可调电压源311输出电压的周期内，如果确定的下一个周期可调电压源组310的需输出电压与当前周期可调电压源311输出的电压不同，则在控制器330在当前周期设定可调电压源312在下一个周期输出需输出电压，并在下一个周期时控制开关322闭合，断开开关321，从而控制可调电压源312在下一个周期需输出电压。需要说明的是，下个周期更换可调电压源时，由于启动时延，需要在当前周期通过PWM信号对可调电压源312进行设定，使得在下个周期闭合开关322时，可调电压源312能够准确的输出需输出电压。

同样的，如果控制器330确定的下下个周期可调电压源组应该输出的电压与下个周期的输出电压也不同，则设定两个可调电压源交替输出电压。这种控制方式可以避免单个可调电压源由于调整速度过慢而不能有效跟踪参考信号，从而避免出现较大跟踪误差。

另外，如图4所示，其为本发明实施例二提供的另一种调压电源的结构示意图。控制器330还可以分别与可调电压源311和可调电压源312的输出端相连接，以接收可调电压源311和可调电压源312反馈的电压反馈信号。该电压反馈信号包括：可调电压组310实际输出的电压值。控制器330根据每个可调电压源反馈的电压反馈信号对可调电压源组的相关参数进行相应调整。

具体的，将实际输出的电压值与控制器确定的电压值进行比较，根据比较结果调整可调电压源组的PWM信号占空比大小，从而使实际输出电压与控制器设定电压的误差逼近零。

需要说明的是，本发明提供的调压电源不仅限于实施例二提供的调压电源，其中，可调电压源组可以包括多个可调电压源，相应的，开关组可以包括多个开关。当控制器330根据每个周期的参考信号大小确定的每个周期的可调电压源组需输出电压不同时，控制器330设定多个可调电压源交替输出需输出电压，相应的，控制每个周期输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，其它开关全部断开。当可调电压源组可以包括多个可调电压源时，设定的输出需输出电压的可调电压源可以是一个，也可以是多个可调电压源的组合。

另外，控制器330还可以在当前周期根据参考信号在当前周期之后的任意一个周期的大小，确定可调电压源组在当前周期之后的任意一个周期的需输出电压，及设定输出需输出电压的可调电压源。可以理解的是，在设定当前周期之后的任意一个周期输出的可调电压源时，是根据当前周期之后的任意一个周期的上一个周期的需输出电压及输出需输出电压的可调电压源设定的。

利用本发明实施例二提供的调压电源，将可调电压源应用于调压电源中，控制器在当前周期根据参考信号在当前周期之后的任意一个周期的大小确定在当前周期之后的任意一个周期需输出电压及设定可调电压源组中输出需输出电压的可调电压源，在当前周期之后的任意一个周期控制设定的输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，使得可调电压源组中相应的可调电压源在当前周期之后的任意一个周期输出最接近参考信号的电压，从而减小跟踪误差。并且本发明实施例一提供的调压电源由于采用的是可调电压源，一个可调电压源可以输出多种电压大小，因此可以减少电压源的数量，从而能够降低成本，减少调压电源的体积。

本发明实施例三提供一种输出电压控制方法，该输出电压控制方法应用于本发明实施例一提供的调压电源，执行主体为控制器。该电压控制方法包括：

接收参考信号；

在第一周期根据该参考信号在第二周期的大小,确定可调电压源组在第二周期的需输出电压，该可调电压源组包括至少两个可调电压源，且每个可调电压源分别对应一个开关；

设定在第二周期输出需输出电压的可调电压源；

在第二周期控制输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合。

在第二方面的第一种可能实现的方式中，该第二周期为第一周期之后的任意一个周期。

利用本发明实施例三提供的一种输出电压控制方法，控制器可确定可调电压源组的需输出电压及设定输出需输出电压的可调电压源，并控制设定的输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，使得可调电压源组中相应的可调电压源输出最接近参考信号的电压，从而减小跟踪误差。

下面以图5为例详细说明本发明实施例四提供的一种输出电压控制方法，图5为本发明实施例四提供的一种输出电压控制方法的流程图。该输出电压控制方法应用于本发明实施例一或实施例二提供的调压电源，执行主体为控制器。如图5所示，该输出电压控制方法包括以下步骤：

步骤S501,接收参考信号。

接收来自基带单元的参考信号，以确定每个周期输出的电压大小。

其中，该参考信号为包络信号。输出电压的周期长度根据包络信号带宽，可调电压源数量而设定。并且，输出电压的周期和参考信号的周期相对应，即第一周期的参考信号对应第一周期的输出电压，第二周期的参考信号对应第二周期的输出电压，以此类推。

步骤S502,在第一周期根据参考信号在第二周期的大小,确定可调电压源组在第二周期的需输出电压。

该可调电压源组包括至少两个可调电压源，且每个可调电压源对应一个开关。

可选的，第二周期可以为第一周期之后的任意一个周期。即，第二周期可以是第一周期的下一个周期，也可以是第一周期之后的任意一个周期。第一周期和第二周期为相对，第一周期相对于在其前的周期也可以是第二周期，第二周期相对于在其后的周期也可以是第一周期。

由于输出电压的周期和参考信号的周期是对应的，因此可根据在第一周期内接收到的参考信号在第二周期的大小，计算参考信号在第二周期的RMS值，然后根据该RMS值确定第二周期的需输出电压。

步骤S503，设定在第二周期输出需输出电压的可调电压源。

控制器通过输出PWM信号设定输出需输出电压的可调电压源。

在第一周期内，控制器根据参考信号在第二周期的大小确定第二周期可调电压源组的需输出电压之后，如果确定的可调电压源组在第二周期的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压相同，则设定在第二周期之前相邻的周期输出电压的可调电压源在第二周期继续输出需输出电压。

在第一周期内，控制器根据参考信号在第二周期的大小确定第二周期可调电压源组的需输出电压之后，如果确定的可调电压源组在第二周期的需输出电压与在第二周期之前相邻的周期可调电压源组输出的电压不同，则设定第二周期之前相邻的周期未输出电压的可调电压源在第二周期输出需输出电压。

需要说明的是，在可调电源初始开启时，由于在第一周期所有可调电压源都没有输出电压，因此，控制器可设定任意一个可调电压源在第一周期的下一个周期输出需输出电压。

需要说明的是，由于可调电压源组可以包括多个可调电压源，则设定的输出需输出电压的可调电压源可以是一个，也可以是多个可调电压源的组合,可选的,多个可调电压源进行组合的方式可以是将多个可调电压源进行并联。

步骤S504,在第二周期控制输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合。

通过输出电源选通信号控制每个可调电压源的开关。

可选的，在第二周期控制不需要输出需输出电压的可调电压源对应的开关断开。

可选的，该输出电压控制方法还可以包括以下步骤：接收可调电压源反馈的电压反馈信号。该电压反馈信号包括：可调电压组实际输出的电压值。根据每个可调电压源反馈的电压反馈信号对可调电压源组的相关参数进行相应调整。

具体的，将实际输出的电压值与控制器确定的电压值进行比较，根据比较结果调整可调电压源组的PWM信号占空比大小，从而使实际输出电压与控制器设定电压的误差逼近零。

利用本发明实施例二提供的输出电压控制方法，控制器可在第一周期根据参考信号在第二周期的大小确定第二周期的需输出电压及设定输出需输出电压的可调电压源，在第二周期控制设定的输出需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，使得可调电压源组中相应的可调电压源在第二周期输出最接近参考信号的电压，从而减小跟踪误差。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种调压电源，其特征在于，所述调压电源包括：控制器，可调电压源组，开关组；

所述可调电压源组，包括至少两个可调电压源，所述可调电压源组用于提供电压；

所述开关组，包括至少两个开关，每一个所述开关连接一个所述可调电压源，所述开关组用于控制所述可调电压源是否输出电压；

所述控制器，与每一个所述可调电压源和所述开关组相连接，用于确定可调电压源组的需输出电压，设定所述可调电压源组中输出所述需输出电压的可调电压源，并且控制所述开关组，从而控制设定的输出所述需输出电压的可调电压源输出电压；

所述控制器还用于：在第一周期接收参考信号，根据所述参考信号在第二周期的大小确定可调电压源组在所述第二周期的需输出电压，并设定输出所述需输出电压的可调电压源，在第二周期控制所述输出所述需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，其中，所述第一周期和所述第二周期为预先设定的周期，所述参考信号为包络信号。

2.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，所述第二周期为所述第一周期之后的任意一个周期。

3.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，所述设定输出所述需输出电压的可调电压源具体为：

如果在所述第二周期可调电压源组的需输出电压与在所述第二周期之前相邻的周期所述可调电压源组输出的电压相同，则设定在所述第二周期之前相邻的周期输出电压的可调电压源在所述第二周期继续输出所述需输出电压。

4.根据权利要求1所述的调压电源，其特征在于，所述设定输出所述需输出电压的可调电压源具体为：

如果在所述第二周期所述可调电压源组的需输出电压与在所述第二周期之前相邻的周期所述可调电压源组输出的电压不同，则设定在所述第二周期之前相邻的周期未输出电压的可调电压源在所述第二周期输出所述需输出电压。

5.根据权利要求3或4所述的调压电源，其特征在于，所述控制器还用于接收所述可调电压源的电压反馈信号，用以根据所述电压反馈信号调整所述可调电压源组的脉冲宽度调制信号占空比。

6.根据权利要求3或4所述的调压电源，其特征在于，所述控制器通过脉冲宽度调制信号设定输出所述需输出电压的可调电压源。

7.一种输出电压控制方法，其特征在于，所述方法包括：

接收参考信号；

在第一周期根据所述参考信号在第二周期的大小,确定可调电压源组在第二周期的需输出电压，所述可调电压源组包括至少两个可调电压源，且每个可调电压源分别对应一个开关；

设定在所述第二周期输出所述需输出电压的可调电压源；

在第二周期控制所述输出所述需输出电压的可调电压源对应的开关闭合，其中，所述第一周期和所述第二周期为预先设定的周期，所述参考信号为包络信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二周期为所述第一周期之后的任意一个周期。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设定在所述第二周期输出所述需输出电压的可调电压源具体为：

如果在所述第二周期所述可调电压源组的需输出电压与在所述第二周期之前相邻的周期所述可调电压源组输出的电压相同，则设定所述第二周期之前相邻的周期输出电压的可调电压源在所述第二周期继续输出所述需输出电压。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设定在所述第二周期输出所述需输出电压的可调电压源具体为：

如果在所述第二周期所述可调电压源组的需输出电压与在所述第二周期之前相邻的周期所述可调电压源组输出的电压不同，则设定所述第二周期之前相邻的周期未输出电压的可调电压源在所述第二周期输出所述需输出电压。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述可调电压源的电压反馈信号，所述电压反馈信号包括：可调电压源组实际输出的电压值；

根据所述电压反馈信号调整所述可调电压源组的脉冲宽度调制信号占空比。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，通过脉冲宽度调制信号设定输出所述需输出电压的可调电压源。