CN108471227A - 一种功率变换器控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种功率变换器控制方法及装置，涉及功率变换控制技术领域。该方法及装置通过接收一参数采集模块采集并传输的电流信息，并依据电流信息确定负载变量，接着依据负载变量及预设定的第一算式计算死区时间，接着依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比，从而依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器运行；由于依据负载变量计算死区时间，从而确定占空比，使得不同的负载变量对应有不同的死区时间以及占空比，从而实现功率变换器全负载范围内的高效率工作，即使在功率变换器轻载或空载情况下，也能保证开关损耗较小，避免电源整体功耗增加的情况发生。

Description

一种功率变换器控制方法及装置

技术领域

本发明涉及功率变换控制技术领域，具体而言，涉及一种功率变换器控制方法及装置。

背景技术

总线功率变换器(Bus Converter)是一种非稳压性质的开关电源，一般采用固定的驱动脉冲占空比，具备高效率高功率密度的优势。总线功率变换器的输出电压随着输入电压改变而改变，因此在需要稳压的应用领域，需要在其前级或后级另外增加稳压型的开关电源。

在现有技术中，总线功率变换器具备高效率的核心在于占空比基本不变，接近于50％，死区时间较小，原边开关MOS管在死区时间内谐振实现软开关，即开关损耗较小。但如果开关占空比全负载范围内保持恒定，在轻载甚至空载时，原边电流较小，需要的谐振时间较长，此时的死区时间不足以完成原边谐振过程，导致较大的开关损耗，增加了电源的整体功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率变换器控制方法及装置，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种功率变换器控制方法，应用于一控制电路，所述控制电路与一功率变换控制器电连接，所述功率变换器控制方法包括：

接收一参数采集模块采集并传输的负载变量；

依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间；

依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比；

依据所述占空比生成脉宽调制信号以控制所述总线功率变换器运行。

进一步地，在所述依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间的步骤之前，所述功率变换器控制方法还包括：

接收所述参数采集模块采集并传输的输入电压；

在所述依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比的步骤之前，所述功率变换器控制方法还包括：

依据所述负载变量、所述输入电压及预设定的第三算式计算所述死区时间。

进一步地，所述第三算式为D₁＝aX+bY+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，Y为输入电压，a为预设定的第一控制系数，b为预设定的第二控制系数，c为预设定的常系数。

进一步地，所述第一算式为D₁＝aX+c，其中，所述D₁为死区时间，X为负载变量，a为预设定的第一控制系数，c为预设定的常系数。

进一步地，所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比的步骤包括：

依据所述死区时间及预设定的开关周期计算死区占比；

依据所述死区占比及预设定的第二算式计算所述占空比。

第二方面，本发明实施例还提供了一种功率变换器控制装置，应用于一控制电路，所述控制电路与一功率变换控制器电连接，所述功率变换器控制装置包括：

信号接收单元，用于接收一参数采集模块采集并传输的负载变量；

计算单元，用于依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间；

所述计算单元还用于依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比；

脉宽调制信号生成单元，用于依据所述占空比生成脉宽调制信号以控制所述总线功率变换器运行。

进一步地，所述信号接收单元还用于接收所述参数采集模块采集并传输的输入电压；

所述计算单元还用于依据所述负载变量、所述输入电压及预设定的第三算式计算所述死区时间。

进一步地，所述第三算式为D₁＝aX+bY+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，Y为输入电压，a为预设定的第一控制系数，b为预设定的第二控制系数，c为预设定的常系数。

进一步地，所述第一算式为D₁＝aX+c，其中，所述D₁为死区时间，X为负载变量，a为预设定的第一控制系数，c为预设定的常系数。

进一步地，所述计算单元还用于依据所述死区时间及预设定的开关周期计算死区占比；

所述计算单元还用于依据所述死区占比及预设定的第二算式计算所述占空比。

本发明实施例提供的功率变换器控制方法及装置，通过接收一参数采集模块采集并传输的电流信息，并依据电流信息确定负载变量，接着依据负载变量及预设定的第一算式计算死区时间，接着依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比，从而依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器运行；由于依据负载变量计算死区时间，从而确定占空比，使得不同的负载变量对应有不同的死区时间以及占空比，从而实现功率变换器全负载范围内的高效率工作，即使在功率变换器轻载或空载情况下，也能保证开关损耗较小，避免电源整体功耗增加的情况发生。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的电源电路的电路连接框图。

图2示出了本发明第一实施例提供的功率变换器控制方法的流程图。

图3示图2中步骤S203的具体流程图。

图4示出了本发明第二实施例提供的功率变换器控制方法的流程图。

图5示出了本发明第三实施例提供的功率变换器控制装置的功能模块图。

图标：100-电源电路；110-电源；120-功率变换器；130-变压器；140-控制电路；150-参数采集模块；200-功率变换器控制装置；210-信号接收单元；220-计算单元；230-脉宽调制信号生成单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供了一种电源电路100，用于为负载供电以驱动负载运行。请参阅图1，为本发明实施例提供的电源电路100的电路连接框图。该电源电路100包括电源110、控制电路140、功率变换器120、变压器130以及参数采集模块150，其中，电源110、功率变换器120、变压器130以及负载依次电连接，参数采集模块150与电源110、变压器130以及控制电路140依次电连接，控制电路140与功率变换器120电连接。

其中，电源110用于为负载提供电能，以供负载运行。

功率变换器120用于将第一电压的交流电转换为第二电压的交流电。

变压器130用于将第二电压的交流电转换为第三电压的交流电，并起到稳压的作用。

参数采集模块150用于采集电流信息以及输入电压。在一种优选的实施例中，参数采集模块150包括霍尔电流传感器以及电压传感器，霍尔电流传感器以及电压传感器均与控制电路140电连接。

其中，霍尔电流传感器与变压器130电连接，用于采集电流信息，并将电流信息传输至控制电路140。需要说明的是，该电流信息包括但不仅限于变压器130的原边电流、副边电流或是电源110的输入电流。

电压传感器与电源110电连接，用于采集电源110的输入电压，并将输入电压传输至控制电路140。

控制电路140用于生成脉宽调制信号，并将脉宽调制信号输出至功率变换器120，以驱动负载运行。

第一实施例

本发明实施例提供了一种功率变换器控制方法，用于依据负载情况实时改变功率变换器120的死区时间以及占空比。请参阅图2，为本发明实施例提供的功率变换器控制方法的流程图。该功率变换器控制方法包括：

步骤S201：接收一参数采集模块150采集并传输的负载变量。

可以理解地，参数采集模块150包括霍尔电流传感器，霍尔电流传感器用于采集电流信息，该电流信息包括但不仅限于变压器130的原边电流、副边电流或是电源110的输入电流。

具体地，依据霍尔电流传感器采集到的电流的大小，判定负载情况。例如，具体判定负载情况为空载、轻载或是重载中的哪一类。

一般地，电流越大，负载就越大；而空载电流也应大大小于负载电流，否则会导致电子元件的效率太低。

步骤S202：依据负载变量及预设定的第一算式计算死区时间。

具体地，第一算式为：

D₁＝aX+c

其中，D₁为死区时间，X为负载变量，a为预设定的第一控制系数，c为预设定的常系数。

可以理解地，死区时间与负载变量成正比。即：负载变量越大，则死区时间越长。

通过第一算式计算死区时间，可以避免在轻载甚至空载时，原边电流较小，需要的谐振时间较长，此时的死区时间不足以完成原边谐振过程，导致较大的开关损耗，增加了电源110的整体功耗的情况。

步骤S203：依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比。

请参阅图3，为步骤S203的具体流程图。步骤S203包括：

子步骤S2031：依据死区时间及预设定的开关周期计算死区占比。

其中，计算死区占比的算式如下：

其中，d₁为死区占比，D₁为死区时间，T_s为预设定的开关周期。

子步骤S2032：依据死区占比及预设定的第二算式计算占空比。

其中，第二算式为：

d₁+d₂＝0.5

可以理解地，在已经计算出死区占比的情况下，可以轻易计算出占空比。

步骤S204：依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器120运行。

第二实施例

请参阅图4，图4为本发明较佳实施例提供的一种功率变换器控制方法。需要说明的是，本实施例所提供的功率变换器控制方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。本发明实施例提供的功率变换器控制方法包括：

步骤S401：接收一参数采集模块150采集并传输的负载变量以及输入电压。

可以理解地，参数采集模块150包括霍尔电流传感器，霍尔电流传感器用于采集电流信息，该电流信息包括但不仅限于变压器130的原边电流、副边电流或是电源110的输入电流；电压传感器与电源110电连接，用于采集电源110的输入电压。

具体地依据霍尔电流传感器采集到的电流的大小，判定负载情况。例如，具体判定负载情况为空载、轻载或是重载中的哪一类。

一般地，电流越大，负载就越大；而空载电流也应大大小于负载电流，否则会导致电子元件的效率太低。

步骤S402：依据负载变量、输入电压及预设定的第三算式计算死区时间。

具体地，第三算式为：

D₁＝aX+bY+c

其中，D₁为死区时间，X为负载变量，Y为输入电压，a为预设定的第一控制系数，b为预设定的第二控制系数，c为预设定的常系数。

在本实施例中，在计算死区时间时引入了输入电压这一变量，实现了不同负载与不同输入电压情况下输出不同占空比的目的。

步骤S403：依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比。

具体地，首先，依据死区时间及预设定的开关周期计算死区占比。

其中，计算死区占比的算式如下：

其中，d₁为死区占比，D₁为死区时间，T_s为预设定的开关周期。

接着，依据死区占比及预设定的第二算式计算占空比。

其中，第二算式为：

d₁+d₂＝0.5

可以理解地，在已经计算出死区占比的情况下，可以轻易计算出占空比。

步骤S404：依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器120运行。

第三实施例

请参阅图5，图5为本发明较佳实施例提供的一种功率变换器控制装置的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的功率变换器控制方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。本发明实施例提供的功率变换器控制装置包括：信号接收单元210、计算单元220以及脉宽调制信号生成单元230。

其中，信号接收单元210用于接收一参数采集模块150采集并传输的负载变量以及输入电压。

可以理解地，在一种优选的实施例中，信号接收单元210可用于执行步骤S201或步骤S401。

计算单元220用于依据负载变量及预设定的第一算式计算死区时间；或依据负载变量、输入电压及预设定的第三算式计算死区时间。

可以理解地，在一种优选的实施例中，信号接收单元210可用于执行步骤S202或步骤S403。

计算单元220还用于依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比。

具体地，计算单元220用于依据死区时间及预设定的开关周期计算死区占比，并依据死区占比及预设定的第二算式计算占空比。

可以理解地，在一种优选的实施例中，计算单元220可用于执行步骤S203、子步骤S2031以及子步骤S2032或步骤S403。

脉宽调制信号生成单元230用于依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器120运行。

可以理解地，在一种优选的实施例中，脉宽调制信号生成单元230可用于执行步骤S204或步骤S404。

综上所述，本发明实施例提供的功率变换器控制方法及装置，通过接收一参数采集模块采集并传输的电流信息，并依据电流信息确定负载变量，接着依据负载变量及预设定的第一算式计算死区时间，接着依据死区时间及预设定的第二算式计算占空比，从而依据占空比生成脉宽调制信号以控制总线功率变换器运行；由于依据负载变量计算死区时间，从而确定占空比，使得不同的负载变量对应有不同的死区时间以及占空比，从而实现功率变换器全负载范围内的高效率工作，即使在功率变换器轻载或空载情况下，也能保证开关损耗较小，避免电源整体功耗增加的情况发生。

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 (10)

1.一种功率变换器控制方法，其特征在于，应用于一控制电路，所述控制电路与一功率变换控制器电连接，所述功率变换器控制方法包括：

接收一参数采集模块采集并传输的负载变量；

依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间；

依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比；

依据所述占空比生成脉宽调制信号以控制所述总线功率变换器运行。

2.根据权利要求1所述的功率变换器控制方法，其特征在于，在所述依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间的步骤之前，所述功率变换器控制方法还包括：

接收所述参数采集模块采集并传输的输入电压；

在所述依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比的步骤之前，所述功率变换器控制方法还包括：

依据所述负载变量、所述输入电压及预设定的第三算式计算所述死区时间。

3.根据权利要求2所述的功率变换器控制方法，其特征在于，所述第三算式为D₁＝aX+bY+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，Y为输入电压，a为预设定的第一控制系数，b为预设定的第二控制系数，c为预设定的常系数。

4.根据权利要求1所述的功率变换器控制方法，其特征在于，所述第一算式为D₁＝aX+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，a为预设定的第一控制系数，c为预设定的常系数。

5.根据权利要求1所述的功率变换器控制方法，其特征在于，所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比的步骤包括：

依据所述死区时间及预设定的开关周期计算死区占比；

依据所述死区占比及预设定的第二算式计算所述占空比。

6.一种功率变换器控制装置，其特征在于，应用于一控制电路，所述控制电路与一功率变换控制器电连接，所述功率变换器控制装置包括：

信号接收单元，用于接收一参数采集模块采集并传输的负载变量；

计算单元，用于依据所述负载变量及预设定的第一算式计算死区时间；

所述计算单元还用于依据所述死区时间及预设定的第二算式计算占空比；

脉宽调制信号生成单元，用于依据所述占空比生成脉宽调制信号以控制所述总线功率变换器运行。

7.根据权利要求6所述的功率变换器控制装置，其特征在于，所述信号接收单元还用于接收所述参数采集模块采集并传输的输入电压；

所述计算单元还用于依据所述负载变量、所述输入电压及预设定的第三算式计算所述死区时间。

8.根据权利要求7所述的功率变换器控制装置，其特征在于，所述第三算式为D₁＝aX+bY+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，Y为输入电压，a为预设定的第一控制系数，b为预设定的第二控制系数，c为预设定的常系数。

9.根据权利要求6所述的功率变换器控制装置，其特征在于，所述第一算式为D₁＝aX+c，其中，D₁为死区时间，X为负载变量，a为预设定的第一控制系数，c为预设定的常系数。

10.根据权利要求6所述的功率变换器控制装置，其特征在于，所述计算单元还用于依据所述死区时间及预设定的开关周期计算死区占比；

所述计算单元还用于依据所述死区占比及预设定的第二算式计算所述占空比。