CN105610302B - 功率控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了功率控制方法及装置，其中该装置包括：电流环路模块，用于对电源的输出电流进行采样，并将采样得到的采样电流输出至处理模块，以及接收来自处理模块的基准电流信号，并根据基准电流信号调整电源的输出电流；和/或电压环路模块，用于对电源的输出电压进行采样，并将采样得到的采样电压输出至处理模块，以及接收来自处理模块的基准电压信号，并根据基准电压信号调整电源的输出电压；处理模块，用于根据采样电压和/或采样电流得到当前输出功率，以及根据当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或述基准电压信号。通过本发明解决了相关技术中不能有效的实现对恒功率进行控制的问题，实现了对恒功率的有效控制。

Description

功率控制方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及功率控制方法及装置。
背景技术
开关电源负载适应性要求，负载电流变大，进入恒流模式后，输出电压会降低，这时电源的实际输出的功率会变小，这样对负载是恒定功率的需求，就不能满足应用；需要在电压偏下限的时候能提供更大的电流，实现恒功率的控制。
相关技术中常用的控制方法：1.乘法器方案(如附图1所示)，分别采样输出电压和电流，送恒功率环，控制脉冲宽度调制技术(Pulse Width Modulation，简称为PWM)的占空比，调节输出；可以用纯硬件实现，但乘法器价格较高，成本高；2.软件控制，电源的控制保护实现在向单片机，数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)等发展，单片机可以实现各种控制和保护，利用单片机实现乘法器的功能，计算输出电压和电流的关系，实现恒功率控制；如完全依赖单片机计算控制PWM输出，系统响应的速度会偏慢，而用DSP会带来较多的成本增加。
针对相关技术中，不能有效的实现对恒功率进行控制的问题，还未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种功率控制方法及装置，以至少解决相关技术中不能有效的实现对恒功率进行控制的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种功率控制装置，包括：电流环路模块、电压环路模块和处理模块，所述电流环路模块，用于对电源的输出电流进行采样，并将采样得到的采样电流输出至所述处理模块；以及接收来自所述处理模块的基准电流信号，并根据所述基准电流信号调整所述电源的输出电流；和/或所述电压环路模块，用于对所述电源的输出电压进行采样，并将采样得到的采样电压输出至所述处理模块；以及接收来自所述处理模块的基准电压信号，并根据所述基准电压信号调整所述电源的输出电压；所述处理模块，用于根据所述采样电压和/或所述采样电流得到当前输出功率，以及根据所述当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生所述基准电流信号和/或所述基准电压信号，其中，所述预设恒功率门限为所述电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，所述基准电流信号和/或所述基准电压信号用于调整所述电源的功率保持在所述预设功率范围内。
进一步地，所述电流环路模块包括：电流采样电路，与所述处理模块连接，用于对电源的输出电流进行采样；补偿电路，与所述电流采样电路连接，用于对采样得到的所述采样电流进行补偿。
进一步地，所述电流环路模块还包括：运放电路，与所述电流采样电路和所述处理模块连接，用于对所述采样电流进行放大处理。
进一步地，所述电压环路模块包括：电压采样电路，与所述处理模块连接，用于对电源的输出电压进行采样；补偿电路，与所述电压采样电路连接，用于对采样得到的所述采样电压进行补偿。
进一步地，所述电压环路模块还包括：运放电路，与所述电压采样电路和所述处理模块连接，用于对所述采样电压进行放大处理。
进一步地，所述处理模块为单片机。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种功率控制方法，包括：处理模块获取电源输出电压的采样电压和/或输出电流的采样电流；所述处理模块根据所述采样电压和/或所述采样电流得到当前输出功率；所述处理模块根据所述当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或基准电压信号，其中，所述预设恒功率门限为所述电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，所述基准电流信号和/或基准电压信号用于调整所述电源的功率保持在所述预设功率范围内；所述处理模块将所述基准电流信号发送至电流环路模块，和/或将所述基准电压信号发送至电压环路模块。
进一步地，所述处理模块获取所述电源输出电流的采样电流包括：所述处理模块接收通过电流采样电路对所述输出电流进行采样以及通过补偿电路对采样电流进行补偿后的电流。
进一步地，电流采样电路对所述电源的输出电流进行采样之前还包括：通过运放电路对所述采样电流进行放大处理。
进一步地，所述处理模块为单片机。
通过本发明，采用电流环路模块，用于对电源的输出电流进行采样，并将采样得到的采样电流输出至处理模块，以及接收来自处理模块的基准电流信号，并根据基准电流信号调整电源的输出电流；和/或电压环路模块，用于对电源的输出电压进行采样，并将采样得到的采样电压输出至处理模块，以及接收来自处理模块的基准电压信号，并根据基准电压信号调整电源的输出电压；处理模块，用于根据采样电压和/或采样电流得到当前输出功率，以及根据当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或述基准电压信号，其中，预设恒功率门限为电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，基准电流信号和/或基准电压信号用于调整电源的功率保持在预设功率范围内。解决了相关技术中不能有效的实现对恒功率进行控制的问题，从而实现了对恒功率的有效控制。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中乘法器实现的恒功率控制原理框图；
图2是根据本发明实施例的输出特性曲线；
图3是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图一；
图5是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图二；
图6是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图三；
图7是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图四；
图8是根据本发明实施例的功率控制方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的恒功率控制的原理框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中提供了一种功率控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图，如图3所示，所述功率控制装置包括：电流环路模块32、电压环路模块34和处理模块36，电流环路模块32，用于对电源的输出电流进行采样，并将采样得到的采样电流输出至处理模块36；以及接收来自处理模块36的基准电流信号，并根据基准电流信号调整电源的输出电流；和/或电压环路模块34，用于对电源的输出电压进行采样，并将采样得到的采样电压输出至处理模块36；以及接收来自处理模块36的基准电压信号，并根据基准电压信号调整电源的输出电压；处理模块36，用于根据采样电压和/或采样电流得到当前输出功率，以及根据当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或基准电压信号，其中，预设恒功率门限为电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，基准电流信号和/或基准电压信号用于调整电源的功率保持在预设功率范围内。
通过功率控制装置包括的电流环路模块32、电压环路模块34和处理模块36，可以有效调节电源输出的最大电流，保证了负载恒功率的需求。
图4是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图一，如图4所示，电流环路模块32包括：电流采样电路322，与处理模块36连接，用于对电源的输出电流进行采样；补偿电路324，与电流采样电路322连接，用于对采样得到的采样电流进行补偿。从而得到采样电流。
图5是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图二，如图5所示，电流环路模块32包括：运放电路326，分别与电流采样电路322和处理模块36连接，用于对采样电流进行放大处理。
图6是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图三，如图6所示，电压环路模块34包括：电压采样电路342，与处理模块36连接，用于对电源的输出电压进行采样；补偿电路344，与电压采样电路342连接，用于对采样得到的采样电压进行补偿。
图7是根据本发明实施例的功率控制装置的结构框图四，如图7所示，电压环路模块34还包括：运放电路346，与该电压采样电路和该处理模块连接，用于对该采样电压进行放大处理。
在一个可选实施例中，处理模块36为单片机。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述各模块均位于同一处理器中；或者，上述各模块分别位于第一处理器、第二处理器和第三处理器中。
在本实施例中提供了一种功率控制方法，图8是根据本发明实施例的功率控制方法的流程图，如图8所示，该流程包括如下步骤：
步骤S802，处理模块获取电源输出电压的采样电压和/或输出电流的采样电流；
步骤S804，处理模块根据采样电压和/或采样电流得到当前输出功率；
步骤S806，处理模块根据当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或基准电压信号，其中，预设恒功率门限为电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，基准电流信号和/或基准电压信号用于调整电源的功率保持在预设功率范围内；
步骤S808，处理模块将基准电流信号发送至电流环路模块，和/或将基准电压信号发送至电压环路模块。
通过上述步骤，处理模块根据预设恒功率门限、采样电压和采样电流，能够对电源输出的最大电流进行有效的调整，保证了负载恒功率的需求。其中，在一个可选实施例中，处理模块可以为单片机。
上述步骤S802涉及到处理模块获取电源输出电流的采样电流，在一个可选实施例中，电流采样电路对电源的输出电流进行采样，得到采样电流；补偿电路对采样电流进行补偿，并将补偿结果发送给处理模块。
在一个可选实施例中，电流采样电路对电源的输出电流进行采样还包括，运放电路对采样电流进行放大处理。
针对相关技术中存在的上述问题，下面结合可选实施例进行说明，本可选实施例结合了上述实施例及其可选实施方式。
下面以单片机为例进行说明。
本可选实施例通过单片机实现输出电流在一定范围内的恒功率调节，单片机也实现其他控制保护功能，基本不增加成本；同时限流环通过硬件实现，响应相对会快一些，对限流门限做一定范围的限制，保证可靠工作；本发明通过一种简单可靠的办法实现了恒功率的控制。
为达到上述方案，本可选实施例通过以下装置实现。
本可选实施例提供了一种开关电源输出恒功率控制的装置，该装置包括，输出电压采样，输出电流采样，电压环(相当于上述电压环路模块)，电流环(相当于上述电流环路模块)，恒功率调节。
输出电压采样通过电阻分压获取输出准确比例电压
输出电流采样通过电阻或者电流传感器，获取输出电流，如信号微弱可进行适当放大处理。
电压环为输出稳压工作的环路，通过运放或者芯片TL431(可控精密稳压源)实现，通过电压采样和电压基准比较，调节变换器的占空比来达到稳压的目的。
电流环是用输出的电流和基准进行比较，让变换器工作在恒流的模式，允许一定的电压波动。
恒功率调节，输出电压采样和总电流采样送单片机，预设电源恒功率门限，单片机进行运算，根据电压来调节输出电流，实际是调节限流门限，电流再继续增加可以限制上限，也可以进入打嗝保护模式。
图9是根据本发明实施例的恒功率控制的原理框图，结合图9，下面详细说明本可选实施例的实现方法。
输出电压Vo经电阻R1，R2分压后，送运放D2的输入-端，与电压基准比较，并与外围补偿网络组成电压环，实现输出稳压功能；
R3为总输出电流采样，经过高性能放大器放大后送运放D1的输入-端，与电流基准比较，并与外围补偿网络组成电流环，实现输出恒流功能；
电压采样信号和电流采样信号同时送MCU(8位单片机PIC16F1829)，单片机会做一些控制和保护处理，同时设定电源输出功率限制，保证负载恒功率的需求，具体通过单片机的PWM信号，经过二级RC滤波，转化成模拟电平，控制电流环的基准，调节精度也比较高；省去了高精度的DAC来实现数模转换。同时电流基准可以做适当钳位，保证在一定范围内恒功率，电流达到Imax(见图2)，恒流门限不再上调，保证电源的可靠性。
电流环和电压环的运放输出通过二极管VD1，VD2去控制PWM控制器的COM脚，调节DC-DC变换器的PWM信号，实现稳压或恒流控制。
另多路输出的电源，控制总电流和总功率，保证电源输出不超功率，不需要各路分别控制。尤其带电池的情况，输出电压会被电池钳位，输出电压在电池馈电时，恒流点固定，输出的最大功率会减小，不能满足供电需求，使用本可选实施例可以解决这个问题。
综上所述，通过本可选实施例，MCU为电源的控制和保护的单元，基本不要其他外加芯片，同时能实现恒功率控制，避免使用乘法器实现带来的成本增加。
在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种功率控制装置，其特征在于，包括：电流环路模块、电压环路模块和处理模块，
所述电流环路模块，用于对电源的输出电流进行采样，并将采样得到的采样电流输出至所述处理模块；以及接收来自所述处理模块的基准电流信号，并根据所述基准电流信号调整所述电源的输出电流；和/或
所述电压环路模块，用于对所述电源的输出电压进行采样，并将采样得到的采样电压输出至所述处理模块；以及接收来自所述处理模块的基准电压信号，并根据所述基准电压信号调整所述电源的输出电压；
所述处理模块，用于根据所述采样电压和/或所述采样电流得到当前输出功率，以及根据所述当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生所述基准电流信号和/或所述基准电压信号，其中，所述预设恒功率门限为所述电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，所述基准电流信号和/或所述基准电压信号用于调整所述电源的功率保持在所述预设功率范围内；
其中，所述电流环路模块包括：
电流采样电路，与所述处理模块连接，用于对电源的输出电流进行采样；
补偿电路，与所述电流采样电路连接，用于对采样得到的所述采样电流进行补偿；
所述处理模块为单片机。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流环路模块还包括：
运放电路，与所述电流采样电路和所述处理模块连接，用于对所述采样电流进行放大处理。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压环路模块包括：
电压采样电路，与所述处理模块连接，用于对电源的输出电压进行采样；
补偿电路，与所述电压采样电路连接，用于对采样得到的所述采样电压进行补偿。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压环路模块还包括：
运放电路，与所述电压采样电路和所述处理模块连接，用于对所述采样电压进行放大处理。
5.一种功率控制方法，其特征在于，包括：
处理模块获取电源输出电压的采样电压和/或输出电流的采样电流；
所述处理模块根据所述采样电压和/或所述采样电流得到当前输出功率；
所述处理模块根据所述当前输出功率与预设恒功率门限的比较结果产生基准电流信号和/或基准电压信号，其中，所述预设恒功率门限为所述电源在预设功率范围内保持功率恒定的功率值，所述基准电流信号和/或基准电压信号用于调整所述电源的功率保持在所述预设功率范围内；
所述处理模块将所述基准电流信号发送至电流环路模块，和/或将所述基准电压信号发送至电压环路模块；
其中，所述处理模块获取所述电源输出电流的采样电流包括：
所述处理模块接收通过电流采样电路对所述输出电流进行采样以及通过补偿电路对采样电流进行补偿后的电流；
所述处理模块为单片机。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电流采样电路对所述输出电流进行采样之前还包括：通过运放电路对所述采样电流进行放大处理。
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