CN108832810A - 二极管伏安特性负载电源的控制方法 - Google Patents

二极管伏安特性负载电源的控制方法 Download PDF

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李建浓
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Abstract

本发明提供了一种二极管伏安特性负载电源的控制方法，在二极管负载端对电流信号进行采样，利用线性化放大器进行线性化处理，在得到线性化的电流信号后利用比较器与基准电流进行比较，进而通过PID调制，利用PWM对DC/DC功率变换器进行控制，从而对电源得到一个较优的动态响应。

Description

二极管伏安特性负载电源的控制方法
技术领域
本发明涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种负载电源的控制方法。
背景技术
二极管的负载特性与一般的负载特性相比，最大的区别便是二极管的非线性伏安特性。在已知的二极管电流公式中可知，二极管电流与二极管的压降呈指数关系，为应对此类型电流信号，所选取的线性化放大器性能则尤为重要。
二极管负载目前较多的应用于LED上，而LED往往都是小功率负载，所以在他的电源上并无过多的参数要求，而且技术也较为成熟。但是当大功率二极管负载的电源，例如激光器电源等，为了得到高动态响应及超调控制等问题，对线性化放大器的带宽、动态范围等参数的要求也有所增加，在线性化放大器的选择上则有所局限。
针对这一类电源，电流随二极管负载正向电压的变换关系呈非线性关系，即，在实际应用中负载端的电压在攀爬至指定工作电压过程中，负载端的电流是非线性的。
在负载端采集其电流信号，利用线性化放大器，对电流采样信号进行线性化处理之后，从而得到一个线性化的信号输出，至此后续的控制信号与一般的负载控制信号特性相一致，更加有利于后续的控制环路对功率变换器的控制。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种二极管伏安特性负载电源的控制方法，能够较好的动态响应及超调控制。
本发明具体通过如下技术方案实现：
一种二极管伏安特性负载电源的控制方法，包括以下步骤：S1、在负载二极管端采集电流信号；S2、利用线性化放大器对所述电流信号进行线性化处理；S3、对线性化的电流信号与基准电流进行比较；S4、对比较结果进行PID调制以得到PWM信号；S5、利用PWM对信号DC/DC功率变换器进行控制。
进一步地，所述方法应用于由DC/DC功率变换器和二极管负载组成的负载电源中。
进一步地，所述基准电流经过相同类型的线性化放大器进行放大。
进一步地，利用比较器对线性化的电流信号与基准电流进行比较。
本发明的有益效果是：本发明的控制方法，针对二极管负载的非线性伏安特性，通过对二极管负载的电流进行采样信号进行线性化放大，可以得到线性化的电流控制信号，在后续的控制上可以使用对一般线性的负载控制方法进行参数调整，能够较好的动态响应及超调控制。
附图说明
图1是本发明的二极管负载线性化控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明所使用的工作流程如图1所示，在二极管负载端对电流信号进行采样，利用线性化放大器进行线性化处理，在得到线性化的电流信号后利用比较器与基准电流进行比较(此处的电流基准需经过相同类型的线性化放大器进行放大)，进而通过PID调制，利用PWM对DC/DC功率变换器进行控制，从而对电源得到一个较优的动态响应。
本发明利用线性化放大器对二极管负载的电流进行闭环控制，主要方法为：首先在负载二极管端采集电流信号，已知二极管上的电流与正向电压呈指数关系，由公式(1)所示：
其中I为二极管导通电流，IS为二极管的反向饱和电流，UT为二极管的温度当量，该数值可以用公式(2)所表示：
其中k为玻尔兹曼常数，q为电子的电荷量，T为热力学温度单位，T＝273+t(t位摄氏温度)，当负载二极管温度处于不变的情况下，UT为固定的数值。
并且当U大于UT数倍时，该公电流变化公式可以近似于由此二极管的电流与正向电压呈指数关系。
利用本发明提出的控制方法中，对I取对数后，可得：
其中IS为固定值，由二极管本身所决定，而当U大于UT几倍时，由此可得出
其中lnIS与Ut均为常数量，从而使采样端的电流信号从一个非线性的信号转换成线性的信号。
综上所述，本发明可应用于拥有二极管负载电源中，针对该类典型的非线性伏安特性，提出了一种线性化的控制方法，首先，对负载端进行电流采样，然后，通过线性化处理从而达成将电流信号的非线性曲线线性化的作用，同时使控制器拥有线性信号，高动态响应等特性。对于拥有二极管特性负载的功率变换器可以更加优化后续的控制参数，从而达到最优控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种二极管伏安特性负载电源的控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S1、在负载二极管端采集电流信号；
S2、利用线性化放大器对所述电流信号进行线性化处理；
S3、对线性化的电流信号与基准电流进行比较；
S4、对比较结果进行PID调制以得到PWM信号；
S5、利用PWM对信号DC/DC功率变换器进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法应用于由DC/DC功率变换器和二极管负载组成的负载电源中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述基准电流经过相同类型的线性化放大器进行放大。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：利用比较器对线性化的电流信号与基准电流进行比较。
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