CN108631549A - 一种数字电源及其优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种本发明公开一种数字电源及其优化方法，该数字电源包括接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例‑积分‑微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元，该优化方法通过与传统的PWM动态调节相结合，通过在时域上切换占空比来表达出目标电压值与其相邻占空比对应的输出电压之的线性关系，使得数字电源的实际输出电压更加接近于目标电压值，提高了输出电压的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，特别涉及一种数字电源及其优化方法。
背景技术
在数字电源的闭环调节系统中，当输出电压低于目标电压值时，系统会调整脉宽调制器PWM(如增加占空比)来提高输出电压值，当输出电压高于目标电压值时，系统会调整脉宽调制器PWM(如减少占空比)来降低输出电压值，从而实现动态稳定。
由于数字电源主要是通过脉宽调制器PWM来调整输出电压值大小，脉宽调制器PWM的精度决定了电压调整的精度，而脉宽调制器PWM的精度由时钟主频决定。当目标电压值正好处于两个相邻占空比之间，那么数字电源的闭环系统会不停的在两个占空比之间来回切换，从而达到动态稳定。但当目标电压值不在相邻占空比的正中间，那么即使系统不停的动态切换两个占空比，也没法精准的达到目标电压值。
本发明的方法能够在动态调节的基础上，提高脉宽调制器PWM的调节精度，使得电源的实际输出电压更加精准。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种数字电源。
本发明一个进一步的目的在于提供一种数字电源的优化方法，提高脉宽调制器PWM的调节精度，提高电源输出电压的准确性。
为实现上述目的，本发明提供如下方案：一种数字电源，包括：接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例-积分-微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元；
其中，所述中央处理单元控制所述优化单元、所述脉宽调制器PWM单元与所述比例-积分-微分控制器PID单元动态调节输出电压；
所述接口单元用来接收用户配置目标电压；
所述接口单元将接收到的所述目标电压信号传输给所述中央处理单元；
所述中央处理单元将目标电压信号传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；
所述比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比传输给所述脉宽调制器PWM单元或者所述优化单元；
所述脉宽调制器PWM单元将脉冲信号传输给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压；
所述升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压信号传输给所述模数转换器ADC单元；
所述模数转换器ADC单元再将转化后的信号反馈传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；
进一步地，当动态稳定时，脉宽调制器PWM单元占空比在两个相邻占空比P1与P2之间来回切换，那么所述比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比传输给所述优化单元；
所述优化单元计算目标电压与所述升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压的线性关系，并进行时序优化；
所述优化单元将优化后的占空比信号传输给所述脉宽调制器PWM单元，所述脉宽调制器PWM单元再根据占空比信号传输脉冲信号给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压。
本发明提供的数字电源，增加优化单元，与传统脉宽调制器PWM单元相结合，能够精准地控制输出电压，更加接近目标电压。
一种数字电源的优化方法，其特征在于，所述优化方法通过与传统的脉宽调制器PWM动态调节相结合，定位出目标电压值与脉宽调制器PWM占空比的关系，若目标电压值恰好位于某个脉宽调制器PWM占空比，那么不需要再进行优化，直接输出即可；若目标电压值位于某两个相邻脉宽调制器PWM占空比之间，那么计算出该两个相邻占空比对应的输出电压值，且计算出目标电压值与其相邻占空比对应的输出电压值的线性关系，然后通过在时域上切换占空比来表达出该线性关系，使得电源的实际输出电压更加接近于目标电压值。
该优化方法包括以下步骤：
步骤一，用户通过所述接口单元配置目标电压值VT；
步骤二，接口单元将目标电压信号传输给中央处理单元，中央处理单元控制比例-积分-微分控制器PID单元计算出占空比，并将占空比传输给脉宽调制器PWM单元；
步骤三，脉宽调制器PWM单元根据接收到的占空比传输脉冲信号给升/降压式变换器Buck/Boost单元，控制升/降压式变换器Buck/Boost单元输出电压；
步骤四，模数转换器ADC单元检测升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压，并传输给比例-积分-微分控制器PID单元；
步骤五，重复步骤二至步骤四，直到系统达到动态稳定；
步骤六，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元的脉冲信号占空比不再变化，即目标电压值VT恰好位于该脉宽调制器PWM单元的占空比，那么不需要进行优化，通过升/降压式变换器Buck/Boost单元继续保持稳定输出即可；
步骤七，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元占空比在两个相邻占空比P1与P2之间来回切换，那么需要进行下面步骤的优化；
步骤八，比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比传输给优化单元，并通过优化单位计算出目标电压值VT与V1与V2的线性关系：
VT＝A·V1+B·V2
其中，
步骤九，优化单元同时将A和B扩大N倍，得到近似最小整数Ai和Bi，即
Ai/Bi≈A/B
步骤十，优化单元在时域上控制脉宽调制器PWM单元的占空比切换，分别为Ai次P1与Bi次P2，从而通过升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压值调整至接近目标电压值。
本发明的有益效果：本发明提供的一种数字电源及其优化方法，本发明的方法与传统的PWM动态调节相结合，通过在时域上切换占空比来表达出目标电压值与其相邻占空比对应的输出电压之的线性关系，使得数字电源的实际输出电压更加接近于目标电压值，提高了输出电压的精准性。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明一种数字电源的优化方法的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
本实施例提供了一种数字电源，由图1所示，一种数字电源包括中央处理单元-1、接口单元-2、脉宽调制器PWM单元-3、优化单元-4、比例-积分-微分控制器PID单元-5、模数转换器ADC单元-6、升/降压式变换器Buck/Boost单元-7。
中央处理单元-1控制优化单元-4、脉宽调制器PWM单元-3与比例-积分-微分控制器PID单元-5动态调节输出电压；
接口单元-2用来接收用户配置目标电压；
接口单元-2将接收到的所述目标电压信号传输给中央处理单元-1；
中央处理单元-1将目标电压信号传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元-5；
比例-积分-微分控制器PID单元-5将计算出的占空比信号传输给脉宽调制器PWM单元-3或者所述优化单元-4；
脉宽调制器PWM单元-4将脉冲信号传输给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元-7，并通过所述升降压式变换器Buck/Boost单元-7控制输出电压；
升降压式变换器Buck/Boost单元-7将输出电压信号传输给所述模数转换器ADC单元-6；
模数转换器ADC单元-6再将转化后的信号反馈传输给比例-积分-微分控制器PID单元-5；
优化单元-4计算目标电压与出升/降压式变换器Buck/Boost单元-7的输出电压的线性关系，并进行时序优化；
优化单元-4将优化后的占空比信号传输给脉宽调制器PWM单元-3，脉宽调制器PWM单元-3再根据占空比信号传输脉冲信号给升/降压式变换器Buck/Boost单元-7，并通过升/降压式变换器Buck/Boost单元-7控制输出电压。一种数字电源的优化方法，包括以下步骤：
步骤一，用户通过所述接口单元-2配置目标电压值VT；
步骤二，接口单元-2将目标电压信号传输给中央处理单元-1，中央处理单元-1控制比例-积分-微分控制器PID单元-5计算出占空比，并将占空比传输给脉宽调制器PWM单元-3；
步骤三，脉宽调制器PWM单元-3根据接收到的占空比传输脉冲信号给升/降压式变换器Buck/Boost单元-7，控制升/降压式变换器Buck/Boost单元-7输出电压；
步骤四，模数转换器ADC-6检测升/降压式变换器Buck/Boost单元-7的输出电压，并传输给比例-积分-微分控制器PID单元-5；
步骤五，重复步骤二至步骤四，直到系统达到动态稳定；
步骤六，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元-3的脉冲信号占空比不再变化，即目标电压值VT恰好位于该脉宽调制器PWM单元-3的占空比，那么不需要进行优化，通过升/降压式变换器Buck/Boost单元-7继续保持稳定输出即可；
步骤七，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元-3占空比在两个相邻占空比P1与P2之间来回切换，那么需要进行下面步骤的优化；
步骤八，比例-积分-微分控制器PID单元-5将计算出的占空比传输给优化单元-4，并通过优化单位-4计算出目标电压值VT与V1与V2的线性关系：
VT＝A·V1+B·V2
其中，
步骤九，优化单元-4同时将A和B扩大N倍，得到近似最小整数Ai和Bi，即
Ai/Bi≈A/B
步骤十，优化单元-4在时域上控制脉宽调制器PWM单元-3的占空比切换，分别为Ai次P1与Bi次P2，从而通过升/降压式变换器Buck/Boost单元-7将输出电压值调整至接近目标电压值。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (5)
1.一种数字电源，其特征在于包括：接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例-积分-微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元；
其中，所述中央处理单元控制所述优化单元、所述脉宽调制器PWM单元与所述比例-积分-微分控制器PID单元动态调节输出电压；
所述接口单元用来接收用户配置目标电压；
所述接口单元将接收到的所述目标电压信号传输给所述中央处理单元；
所述中央处理单元将目标电压信号传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；
所述比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比信号传输给所述脉宽调制器PWM单元或者所述优化单元；
所述脉宽调制器PWM单元将脉冲信号传输给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压；
所述升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压信号传输给所述模数转换器ADC单元；
所述模数转换器ADC单元再将转化后的信号反馈传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；
所述优化单元计算目标电压与所述升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压的线性关系，并进行时序优化；
所述优化单元将优化后的占空比信号传输给所述脉宽调制器PWM单元，所述脉宽调制器PWM单元再根据占空比信号传输脉冲信号给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压。
2.一种数字电源的优化方法，其特征在于，包括接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例-积分-微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元，所述数字电源的优化方法通过与传统的脉宽调制器PWM动态调节相结合，定位出目标电压值与脉宽调制器PWM占空比的关系。
3.根据权利要求2所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，若目标电压值恰好位于脉宽调制器PWM某个占空比，那么不需要再进行优化，直接输出即司。
4.根据权利要求3所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，若目标电压值位于脉宽调制器PWM某两个相邻占空比之间，那么计算出该两个相邻占空比对应的输出电压值，且计算出目标电压值与其相邻占空比对应的输出电压值的线性关系，然后通过在时域上切换占空比来表达出该线性关系，使得电源的实际输出电压更加接近于目标电压值。
5.根据权利要求2-3任一所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：
步骤一，用户通过接口单元配置目标电压值VT；
步骤二，接口单元将目标电压信号传输给中央处理单元，中央处理单元控制比例-积分-微分控制器PID单元计算出占空比，并将占空比传输给脉宽调制器PWM单元；
步骤三，脉宽调制器PWM单元根据接收到的占空比传输脉冲信号给升/降压式变换器Buck/Boost单元，控制升/降压式变换器Buck/Boost单元输出电压；
步骤四，模数转换器ADC单元检测升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压，并传输给比例-积分-微分控制器PID单元；
步骤五，重复步骤二至步骤四，直到系统达到动态稳定；
步骤六，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元的脉冲信号占空比不再变化，即目标电压值VT恰好位于该脉宽调制器PWM单元的占空比，那么不需要进行优化，通过升/降压式变换器Buck/Boost单元继续保持稳定输出即可；
步骤七，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元占空比在两个相邻占空比P1与P2之间来回切换，那么需要进行下面步骤的优化；
步骤八，比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比传输给优化单元，并通过优化单位计算出目标电压值VT与V1与V2的线性关系：
VT＝A·V1+B·V2
其中，
步骤九，优化单元同时将A和B扩大N倍，得到近似最小整数Ai和Bi，即
Ai/Bi≈A/B
步骤十，优化单元在时域上控制脉宽调制器PWM单元的占空比切换，分别为Ai次P1与Bi次P2，从而通过升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压值调整至接近目标电压值。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101505100A (zh) * | 2002-11-14 | 2009-08-12 | 艾科嘉公司 | 开关电源转换器和用于控制多个开关电源转换器的系统 |
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| CN105811771A (zh) * | 2014-12-30 | 2016-07-27 | 国家电网公司 | 一种基于mmc隔离型dc/dc变换器开关损耗的确定方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101505100A (zh) * | 2002-11-14 | 2009-08-12 | 艾科嘉公司 | 开关电源转换器和用于控制多个开关电源转换器的系统 |
| KR20130074360A (ko) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 한국항공우주산업 주식회사 | 신경회로망을 이용하여 구동기의 비선형성에 따른 제어 성능의 저하를 개선하는 제어 장치 |
| CN105811771A (zh) * | 2014-12-30 | 2016-07-27 | 国家电网公司 | 一种基于mmc隔离型dc/dc变换器开关损耗的确定方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 龚伟家: "基于BUCK电路的数字DC/DC变换器", 《万方数据知识服务平台》 * |
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