CN104242636A - 用于控制dc-dc转换器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制DC-DC转换器的系统和方法，包括微型计算机，用于通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值。转换电路将输入限制电流值换算为限制电压值。电压控制电路基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值，并将限制电压值限定为控制电压限制值。电流控制电路基于控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。

Description

用于控制DC-DC转换器的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于控制直流DC-DC转换器的系统和方法，其限制用于环境友好车辆中的DC-DC转换器的最大输出或最大输入。
背景技术
以往，已使用输出电流限制法来限制DC-DC转换器的最大输出。该方法使用微型计算机根据输出电流来限制最大输出电压，定义为V出 _参考=P出_限制/I出。
上述方法使得能够容易实施，其中微型计算机生成电压指令。然而，上述方法需要输出电流传感器或者由输入电流计算输出电流，因此限制性能，例如反应性慢。
使用输入电流的输出限制方法限制最大输入，因为最大输入受到限制，则输出与受限输入成比例地受到限制。
使用设计较好的控制器，电压控制器的输出值与其输入电流相等。因此，控制器通过控制输入电流来限制最大输入电流，由此限制最大输入（功率）。
通过使用控制器的内部状态系统，高速性能与控制性能成比例。而且，通过控制电流，该系统消除了单独的传感器并实施数字控制。然而，在模拟控制的情况下，需要响应于输入电压限制电流指令的电路和不管输入电压而将电流限制为最大电流的方案。
前述内容仅意在帮助更好地理解本发明的背景，而不意在表明本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
发明内容
因此，已考虑现有技术中出现的上述问题作出本发明，并且本发明提供了用于控制直流DC-DC转换器的系统和方法，其限制用于环境友好车辆中的DC-DC转换器的最大输出或最大输入。
根据本发明的一方面，用于控制直流DC-DC转换器的系统包括用于通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值的微型计算机。转换电路将输入限制电流值换算为限制电压值，并且电压控制电路基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。电流控制电路基于控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。
转换电路可具有预定电压范围，并且通过在预定电压范围内对输入限制电流值进行换算来获得限制电压值。
电流控制电路可生成PWM控制信号以控制桥式转换器，由此控制输入电流。
根据本发明的另一方面，用于控制DC-DC转换器的系统包括用于通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值的微型计算机。转换电路将输出限制电流值换算为限制电压值，并且电压控制电路基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。电流控制电路基于控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。
根据本发明的一个实施方式，控制DC-DC转换器的方法包括：通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值；将输入限制电流值换算为限制电压值；基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值，并将限制电压值限定为控制电压限制值；以及基于控制电压值生成用于桥式转换器的脉宽调制（PWM）控制信号。
根据本发明的另一实施方式，控制DC-DC转换器的方法包括：通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值；将输出限制电流值换算为限制电压值；基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值，并将限制电压值设定为控制电压限制值；以及基于控制电压值生成用于桥式转换器的脉宽调制（PWM）控制信号。
如上所述的用于控制DC-DC转换器的系统和方法分别具有使用电流控制器传感器和电流指令，由此消除单独的传感器并提供与电流控制性能相同水平的高性能反应性的优点。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细说明，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图。
图2是示出根据本发明的另一实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图。
图3是示出DC-DC转换器的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细说明根据本发明的用于控制DC-DC转换器的系统和方法的实施方式。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图，且图2是示出根据本发明的另一实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图。
根据本发明的DC-DC转换器控制系统包括微型计算机100，用于通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值。转换电路200将输入限制电流值换算为限制电压值，并且电压控制电路300基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。电流控制电路400基于控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。
本发明提出一种将数字控制应用于模拟方案的方法。本发明的电路是使用微型计算机限制最大输入（I限制=P限制/VI或VO），并且在用于向电压控制电路的误差放大器（运算放大器：OP Amp）供电的引脚（pin）处电压发生变化的电路。该方法将Amp的输出限制为电源电压，因此，基于微型计算机的输出的Amp的最大电压以及电流控制电路的最大电流受到限制。
DC-DC转换器通过限制输入功率或输出功率来保护电路。将输入电流值控制在其限值内，因为DC-DC转换器通常通过控制输入电流来限制输出功率。图3示出DC-DC转换器，其中输入功率V入*I入或输出功率VO*I出受到限制以便限定最大限值。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图，其中计算功率限值。为了限制输入功率，微型计算机通过传感器接收输入电压值VI，将输入限制功率值除以输入电压值，然后获得输入限制电流值（I限制=P限制/VI）。
转换电路将获得的输入限制电流值I限制换算为限制电压值VS_限制。而且，转换电路将换算的限制电压值限定为控制电压限制值Vi以控制电流控制电路，由此限制输入电流不超过所需的最大值。
电压控制电路通过切换桥式转换器生成电压指令以控制用于控制输入电流的电流控制电路，并基于输出电压值VO和参考电压值获得控制电压值Vi。而且，将限制电压值VS_限制用作控制电压限制值。
电流控制电路响应于所获得的控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号以控制桥式转换器，并且使用PWM控制信号将输入电流控制为期望值，由此限定输入电流限值并保护电路。
转换电路可具有预定电压范围且可在该电压范围内对输入限制电流值进行换算，由此获得限制电压值。参考图1，在0～5V的电压范围内换算输入限制电流值，然后获得限制电压值。电流控制电路通过生成PWM控制信号控制桥式转换器，由此控制输入电流。
根据本发明的控制DC-DC转换器的方法包括通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值的第一步骤。第二步骤将输入限制电流值换算为限制电压值。第三步骤基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。第四步骤基于控制电压值生成用于桥式转换器的PWM控制信号。
如上所述，微型计算机可通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值。转换电路可将输入限制电流值换算为限制电压值。电压控制电路可基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。电流控制电路可基于控制电压值生成用于桥式转换器的PWM控制信号。
图2是示出根据本发明的另一实施方式的用于控制DC-DC转换器的系统的图。根据本发明的另一实施方式的DC-DC转换器控制系统包括微型计算机100，用于通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值。转换电路200将输出限制电流值换算为限制电压值，并且电压控制电路300基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值并将限制电压值限定为控制电压限制值。在微型计算机通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值的情况下，电流控制电路400基于控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。为限制输出功率，通过传感器输入输出电压VO，并限制输出电流（I限制=P限制/VO)。I限制表示输出限制电流值，且P限制表示输出限制功率值。此处，基于输出阶段限定转换器限度。
转换电路将获得的输出限制电流值I限制换算为限制电压值VS_限制。然后，转换电路将换算的限制电压值限定为控制电压限制值Vi以控制电流控制电路，由此限制受控制的输入电流不超过所需的最大值。
具体而言，电压控制电路通过切换桥式转换器生成电压指令以控制用于控制输入电流的电流控制电路，并基于输出电压值VO和参考电压值获得控制电压值Vi。而且，对于控制电压限制值，使用由电压控制电路300限定的限制电压值VS_限制。
电流控制电路响应于所获得的控制电压值生成PWM控制信号以控制桥式转换器，并且使用PWM控制信号将输入电流控制为期望值，由此限定输入电流限值并保护电路。
此处，转换电路可具有预定电压范围并可在该电压范围内对输出限制电流值进行换算，由此获得限制电压值。也就是，在0～5V的电压范围内换算输出限制电流值，然后获得限制电压值。此外，电流控制电路生成PWM控制信号以控制桥式转换器，由此控制输入电流。
根据本发明的另一实施方式的控制DC-DC转换器的方法包括通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值的第一步骤。第二步骤将输出限制电流值换算为限制电压值，并且第三步骤基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值，并将限制电压值设定为控制电压限制值。第四步骤基于控制电压值生成用于桥式转换器的PWM控制信号。
根据本发明的用于控制DC-DC转换器的系统和方法分别具有使用电流控制器的传感器和电流指令，由此消除单独专用的传感器并提供与电流控制性能相同水平的高性能反应性的优点。
尽管为了示例说明的目的已公开了本发明的实施方式，然而本领域技术人员将会理解的是，可以进行各种修改、添加和替换，而不偏离如所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

Claims (6)

1.一种用于控制直流DC-DC转换器的系统，包括：
微型计算机，用于通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值；
转换电路，用于将所述输入限制电流值换算为限制电压值；
电压控制电路，用于基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值，并将所述限制电压值限定为控制电压限制值；以及
电流控制电路，用于基于所述控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述转换电路具有预定电压范围，并且通过在所述电压范围内对所述输入限制电流值进行换算来获得所述限制电压值。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述电流控制电路通过生成所述PWM控制信号来控制桥式转换器，由此控制输入电流。
4.一种用于控制DC-DC转换器的系统，包括：
微型计算机，用于通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值；
转换电路，用于将所述输出限制电流值换算为限制电压值；
电压控制电路，用于基于输出电压值和参考电压值获得控制电压值，并将所述限制电压值限定为控制电压限制值；以及
电流控制电路，用于基于所述控制电压值生成脉宽调制（PWM）控制信号。
5.一种控制DC-DC转换器的方法，包括：
通过将输入限制功率值除以输入电压值来获得输入限制电流值；
将所述输入限制电流值换算为限制电压值；
基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值，并将所述限制电压值限定为控制电压限制值；以及
基于所述控制电压值生成用于桥式转换器的脉宽调制（PWM）控制信号。
6.一种控制DC-DC转换器的方法，包括：
通过将输出限制功率值除以输出电压值来获得输出限制电流值；
将所述输出限制电流值换算为限制电压值；
基于参考电压值和反馈输出电压值获得控制电压值，并将所述限制电压值设定为控制电压限制值；以及
基于所述控制电压值生成用于桥式转换器的脉宽调制（PWM）控制信号。
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