CN109861523B - 恒流模块串联输出的均压控制方法、装置及芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒流模块串联输出均压控制方法、装置及芯片，应用于控制多个串联的恒流模块中的任意一个，每个恒流模块独立受控，方法包括步骤：获取基准电压信息、待控制的恒流模块的输出电压信息以及恒流模块的输出电流信息；根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号；根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号，控制信号用于控制恒流模块输出恒定电流，以及输出与基准电压信息相匹配的电压。本发明实施例设计简单，而且当其中任何一个模块出现问题时，可以自动选择剩余正常模块的最大输出电压进行均压控制。

Description

恒流模块串联输出的均压控制方法、装置及芯片

技术领域

本发明涉及电路控制领域，尤其涉及恒流模块串联输出的均压控制方法、装置及芯片。

背景技术

随着电子电路行业的蓬勃发展，测试电源在研发和生产中起着越来越重要的作用。而为了满足不同输出的需求，测试电源不仅要能够实现高压输出，而且要能够实现恒流输出。

在生产研发过程中，为获得较高电压输出，通常将多个恒流测试电源串联输出。而由于多个恒流测试电源模块之间的参数存在差异，或者由于每个恒流测试电源模块与外部连线的差异，容易导致在将多个恒流测试电源模块串联输出时，每个恒流测试电源模块之间的输出电压不相等。长此以往，当每个恒流测试电源模块之间的电压差超过一定限度时，容易对恒流测试电源模块造成损坏。

发明内容

基于此，有必要针对上述恒流模块串联输出时不均压的技术问题，提出一种恒流模块串联输出的均压控制电路。

本发明实施例提供恒流模块串联输出均压控制方法，应用于控制多个输出串联的恒流模块中的任意一个，每个恒流模块独立受控，方法包括步骤：

获取基准电压信息、待控制的恒流模块的输出电压信息以及恒流模块的输出电流信息；

根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号；

根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号，控制信号用于控制恒流模块输出恒定电流，以及输出与基准电压信息相匹配的电压。

在其中一个实施例中，获取基准电压信息的过程包括步骤：

对待控制的恒流模块对应的输出电压信息进行电压比例运算，得到第一电压信息；

获取其他恒流模块对应的第一电压信息；

选择各个第一电压信息中对应最大电压值的第一电压信息确定为基准电压信息。

在其中一个实施例中，根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

对基准电压信息和第一电压信息进行第一补偿运算，得到第一补偿信息；

根据第一补偿信息得到恒流控制参考信号。

在其中一个实施例中，根据第一补偿信息得到恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

获取参考电流信息；

将参考电流信息和第一补偿信息进行叠加运算得到恒流控制参考信号。

在其中一个实施例中，根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号的过程，包括步骤：

对恒流控制参考信号进行第一比例运算得到第一电流信息；

对输出电流信息进行第二比例运算得到第二电流信息；

对第一电流信息和第二电流信息进行第二补偿运算得到电流补偿信息；

根据电流补偿信息得到控制信号。

在其中一个实施例中，根据电流补偿信息得到控制信号的过程，包括步骤：

对电流补偿信息进行脉宽调制，得到用于控制恒流模块输出电压的占空比信号。

在其中一个实施例中，第一补偿运算和第二补偿运算均为3P3Z补偿运算。

本发明实施例还提供一种恒流模块串联输出均压控制装置，包括：

采集模块，用于获取基准电压信息、待控制的恒流模块的输出电压信息以及恒流模块的输出电流信息；

运算模块，用于根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号；

输出模块，用于根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号，控制信号用于控制恒流模块输出恒定电流，以及输出与基准电压信息相匹配的电压。

在其中一个实施例中，运算模块包括第一补偿运算模块，用于对基准电压信息和输出电压信息进行第一补偿运算，得到第一补偿信息。

本发明实施例还提供一种芯片，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任方法实施例的步骤。

上述恒流模块串联输出的均压控制方法，从过获取基准电压信息为参考电压对恒流模块进行输出控制，使得每个恒流模块实现均压控制。设计简单，而且当其中任何一个恒流模块出现问题时，可以自动选择剩余正常模块的最大输出电压进行均压控制。

附图说明

图1为本发明一个实施例的恒流模块串联输出均压控制电路的模块框图；

图2为本发明另一个实施例的恒流模块串联输出均压控制电路的模块框图；

图3为本发明一个实施例的三个串联的恒流模块串联输出均压控制电路的电路图；

图4为本发明一个实施例的恒流模块串联输出均压控制电路的电路图；

图5为本发明一个实施例恒流模块串联输出均压控制方法的步骤框图；

图6为本发明一个实施例获取基准电压信息的步骤框图；

图7为本发明一个实施例根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号的步骤框图；

图8为本发明一个实施例根据所述第一补偿信息得到恒流控制参考信号的步骤框图；

图9为本发明一个实施例根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号的步骤框图；

图10为本发明一个实施例恒流模块串联输出均压控制装置的模块框图；

图11为本发明一个实施例均压控制电路元器件参数确定方法的步骤框图；

图12为本发明一个实施例获取恒流模块传递函数的极点值和零点值的步骤框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种恒流模块输出串联均压控制电路，包括均压控制电路1和恒流控制电路2，其中，每个恒流模块3都对应一个均压控制电路1和一个恒流控制电路2控制。均压控制电路1与恒流控制电路2连接，均压控制电路1获取恒流模块的输出电压信息以及基准电压信息，根据输出电压信息和基准电压信息向恒流控制电路2输出恒流控制参考信号。恒流控制电路2获取恒流控制参考信号和恒流模块的输出电流，根据恒流控制参考信号以及输出电流向恒流模块发送控制信号，以控制恒流模块输出恒定的电流以及输出与基准电压对应的电压。

其中，恒流模块3可以是DC/DC恒流模块，也可以是AC/DC恒流模块。每个恒流模块3对应设置均压控制电路1，均压控制电路1获取恒流模块的输出电压信息的过程，可以与恒流模块3的输出端连接直接获取输出电压，也可以通过与中间运放电路连接间接获取与恒流模块3对应的输出电压信息。均压控制电路1对输出电压信息进行处理后，生成恒流控制参考信号，将恒流控制参考信号输出至恒流控制电路2。均压控制电路1对输出电压信息的处理，可以是按一定的比例系数对输出电压信息进行增加处理或者衰减处理，也可以是对输出电压信息进行差分或者积分运算处理，以对应生成后续处理步骤能够直接处理的信息。

恒流控制电路2获取恒流模块3的输出电流的过程，可以是与恒流模块3的电流输出端连接直接获取，也可以通过与中间运放电路连接间接得到与恒流模块对应的输出电流信息。恒流控制电路2对输出电流信息以及恒流控制参考信号进行处理得到控制信号，这里对输出电流信息以及恒流控制参考信号进行处理，可以是进行调制运算，也可以是进行补偿运算，只要能够得到相应的控制信号，对恒流模块3进行控制即可。控制信号用于控制恒流模块输出恒定的电流，以及控制恒流模块3输出与基准电压相匹配的电压，实现均压输出。恒流控制信号可以是模拟控制信号，也可以是数字控制信号。

本发明实施例恒流模块串联输出均压控制电路，通过采集基准电压信息，作为控制参考，对恒流控制电路2输出恒流控制参考信号进行控制，使得每个恒流模块3实现均压控制。设计简单，而且当其中任何一个模块出现问题时，可以自动选择剩余正常模块的最大输出电压进行均压控制。

在其中一个实施例中，如图2所示，均压控制电路1包括电压采集单元11、均压采集单元12和均压补偿单元13。

其中，均压采集单元12分别与电压采集单元11和均压补偿单元13连接。电压采集单元11用于获取与其对应的恒流模块3的输出电压信息，将输出电压信息输出至均压采集单元12。电压采集单元11还用于通过均压母线100向其他恒流模块的电压采集单元11发出输出电压信息。电压采集单元11可以将输出电压信息进行处理后输出到均压采集单元12，也可以直接将输出电压信息转送至均压采集单元12。均压采集单元12获取电压采集单元11发来的输出电压信息，以及获取均压母线100的电压信息。获取均压母线100的电压信息即获取从均压母线100传来的其他恒流模块的电压采集单元11输出的电压信息。均压采集单元12在获取这些信息后，从中确定一个电压信息作为基准电压信息输出到均压补偿单元13。基准电压信息可以是从均压采集单元12对应输出电压信息和均压母线100的电压信息中选择对应的电压值是最小值的电压信息作为该基准电压信息，也可以是选择对应的电压值是最大值的电压信息作为该基准电压信息，可以根据实际需求和电路特点进行设计。均压补偿单元13分别与均压采集单元12和电压采集单元11连接，用于获取基准电压信息、输出电压信息以及获取参考电流信息，根据基准电压信息和输出电压信息对参考电流信息进行补偿，得到恒流控制参考信号，将该恒流控制参考信号输出到恒流控制电路2。

在其中一些实施例中，电压采集单元11可以是一个数字芯片，也可以是一个电压跟随电路，还可以是多个模拟电路的组合，比如一个差分放大电路和一个电压跟随电路的多级组合电路。

如图3所示和图4所示，本实施例以电压采集单元11包括差分放大电路和第一电压跟随电路的多级组合电路进行详细介绍。差分放大电路获取与之对应的恒流模块的输出电压信息，并对输出电压信息进行电压比例运算处理，进行适当的衰减以及抑制环境干扰，得到第一电压信息，并将第一电压信息输出至第一电压跟随电路。第一电压跟随电路将第一电压信息分别输出至均压采集单元12和均压母线100。

可选地，差分放大电路包括一个第一运算放大器U1，第一电压跟随电路包括一个第二运算放大器U2。第一运算放大器U1的第一输入端用于通过电阻R1与对应的恒流模块的第一电压输出端连接，并通过并联的电阻R2和第一电容与该第一运算放大器U1的输出端连接。第一运算放大器U1的第二输入端用于通过电阻R3与对应的恒流模块的第二输出端连接，并通过并联的电阻R4和第二电容接地。第一运算放大器U1的输出端与第二运算放大器U2连接。第一运算放大器U1用于对输入电流进行差分运算处理之后输出第一电压信息至第二运算放大器U2。

第二运算放大器U2的第一输入端和该第二运算放大器U2的输出端连接，第二运算放大器U2的第二输入端与第一运算放大器U1的输出端连接。可选地，第一运算放大器U1的输出端通过一个第一接地电阻R00接地，第一接地电阻R00的远地端与第二运算放大器U2的第二输入端连接，以向第二运算放大器U2进行电压输入。第二运算放大器U2的输出端与均压采集电路连接，还与均压母线100连接，用于向均压采集单元12输出第一电压信息，并通过均压母线100向其他恒流模块的均压控制电路1输出本恒流模块的第一电压信息以驱动均压母线100。

在一些实施例中，均压采集单元12可以是比较电路或者选择电路。可选地，本实施例以均压采集单元12包括一个第二电压跟随电路进行详细说明。第二电压跟随电路获取第一电压跟随电路输出的第一电压信息，以及获取均压母线100的电压信息，第二电压跟随电路将第一电压信息和均压母线100的电压信息中对应电压值最大的一个电压信息作为基准电压信息输出到均压补偿电路。可选地，第二电压跟随电路可以是第三运算放大器U3。第三运算放大器U3的第一输入端与其自身的输出端连接，第三运算放大器U3的第二输入端与第二运算放大器U2的输出端连接，第三运算放大器U3的第二输入端还用于与均压母线100连接以及通过第二接地电阻R01接地。

在一些实施例中，均压补偿单元13可以是跨导运算器gm1和加法运算电路。跨导运算器gm1用于获取第一电压信息以及基准电压信息，对第一电压信息和基准电压信息进行第一补偿运算，可将输入电压转换成电流输出，得到第一补偿信息，并将第一补偿信息输出至加法运算电路。加法运算电路获取第一补偿信息以及参考电流信息，对第一补偿信息和参考电流信息进行叠加运算，得到恒流控制参考信号，并将恒流控制参考信号输出至恒流控制电路2。此处叠加运算，可以是对第一补偿信息和参考电流信息各自指示的电流值进行简单相加，也可以是对其中一个进行反相处理后再相加，或者两者都进行反相处理后相加，可以根据设计需要进行设置，本领域技术人员可以通过对加法运算电路的设置实现，比如将加法运算电路设置为加法运算器，在此不再赘述。可选地，跨导运算器gm1的第一输入端与第三运算放大器U3的输出端连接，跨导运算器gm1的第二输入端与第一运算放大器U1的输出端连接，跨导运算器gm1的输出端与加法运算电路连接。可选地，跨导运算器gm1的输出端还通过第三电容接地，以及通过串联的电阻R5和第四电容接地。

可选地，加法运算电路可以是第四运算放大器U4。第四运算放大器U4的第一输入端与跨导运算器gm1的输出端连接，第四运算放大器U4的第二输入端接地，并与第四运算放大器U4的输出端连接。可选地，第四运算放大器U4的第二输入端通过电阻R6与第四运算放大器U4的输出端连接，并通过电阻R7接地。第四运算放大器U4的第一输入端通过电阻R8与跨导运算器gm1的输出端连接，并通过电阻R9接收参考电流信息。

如图4所示，在一个实施例中，恒流控制电路2包括电流采集单元、参考信号采集单元、电流补偿单元以及控制单元。其中，电流采集单元用于采集恒流模块的输出电流信息，并将输出电流信息输出至电流补偿单元。可选地，电流采集单元可以被设置为直接将输出电流信息输出给电流补偿单元，也可以被设置为将输出电流信息进行处理后再输出给电流补偿单元，比如对输出电流进行滤波处理，或者进行运算处理等。参考信号采集单元与均压控制电路1连接，用于获取均压控制电路1产生的恒流控制参考信号，并将恒流控制参考信号输出至电流补偿单元。可选地，参考信号采集单元可以被设置为将恒流控制参考信号直接转输出给电流补偿单元，也可以被设置为将恒流控制参考信号进行处理后再输出给电流补偿单元，比如对恒流控制参考信号进行滤波处理，或者进行运算处理等。电流补偿单元分别与参考信号采集单元和电流采集单元连接，用于根据从参考信号采集单元传来的恒流控制参考信号对从电流采集单元传来的输出电流信息进行补偿，得到电流补偿信息，并将电流补偿信息输出至控制单元。控制单元对电流补偿信息进行处理，得到控制信号，并将控制信号输出值恒流模块，控制恒流模块输出恒定的电流，以及控制恒流模块输出与基准电压信息相对应的电压。

在一些实施例中，电流采集单元可以是第五运算放大器U5。第五运算放大器U5的第一输入用于端通过电阻R10与恒流模块的第一电路输出端连接，并通过并联的电阻R11和第五电容与第五运算放大器U5的输出端连接。第五运算放大器U5的第二输出端用于通过电阻R12与恒流模块的第二电流输出端连接，并通过并联的电阻R13和第六电容接地。第五运算放大器U5的输出端与电流补偿单元连接。第五运算放大器U5用于对恒流模块的输出电流信息进行第二比例运算，得到第二电流信息，并将第二电流信息输出至电流补偿单元。

在一些实施例中，参考信号采集单元可以是第六运算放大器U6。第六运算放大器U6的第一输入端通过电阻R14与均压控制电路1连接。可选地，第六运算放大器U6的第一输入端通过电阻R14与第四运算放大器U4的输出端连接。第六运算放大器U6的第一输入端还通过并联的电阻R15和第七电容与第六运算放大器U6的输出端连接。第六运算放大器U6的第二输入端通过电阻R16接地。第六运算放大器U6的输出端通过电阻R16与电流补偿单元连接。第六运算放大器U6用于对恒流控制参考信号进行第一比例运算，得到第一电流信息，并将第一电流信息输出至电流补偿单元。

在一些实施例中，电流补偿单元可以是第七运算放大器。第七运算放大器的第一输入端通过电阻R17与第五运算放大器U5的输出端连接，并通过第八电容与第七运算放大器的输出端连接，还通过串联的电阻R18和第九电容与第七运算放大器的输出端连接。第七运算放大器的第二输入端通过电阻R19与第六运算放大器U6的输出端连接。第七运算放大器的输出端与控制单元连接。第七运算放大器对第一电流信息和第二电流信息进行补偿运算，得到电流补偿信息，并将电流补偿信息输出至控制单元。

在一些实施例中，控制单元可以是能够实现输出控制的控制芯片。控制芯片对电流补偿信息进行调制得到控制信号，并将控制信号输出至恒流模块。控制信号可以是模拟控制信号，也可以是数字控制信号。可选地，控制芯片根据电流补偿信息进行脉冲宽度调制，得到用于控制恒流模块的输出电流和输出电压的占空比信号。

本发明实施例还提供一种恒流输出电源系统，包括串联的多个恒流模块以及与所述恒流模块一一对应的多个恒流模块串联输出均压控制电路1。其中，恒流模块串联输出均压控制电路1为上述任一项实施例提供的控制电路。

在一些实施例中，如图3所示，以三个恒流模块串联输出为例对本实施例进行说明，但不意味着本发明仅限于三个恒流模块串联的情况。本实施例包括第一恒流模块、第二恒流模块和第三恒流模块。其中每个模块设有对应的控制电路，第一恒流模块对应第一控制电路，第二恒流模块对应第二控制电路，第三恒流模块对应第三控制电路。每个控制电路对应的第二运算放大器U2的输出端通过均压母线连接在一起。若三个恒流模块的输出电压不等时，以第一恒流模块的输出电压大于第二恒流模块的输出电压，第二恒流模块的输出电压大于第三恒流模块的输出电压为例，此时第一控制电路的均压控制电路，即第一均压控制电路向均压母线输出的电压值最高。因此，第二均压控制电路和第三均压控制电路检测基准电压，第二均压补偿单元和第三均压补偿单元分别对参考电流信息进行补偿，即第二均压补偿单元的跨导运算器和第三均压补偿单元的跨导运算器输出增大，使得各自对应的恒流控制电路2接收到的恒流控制参考信息对应的电流值增加，从而使得第二恒流模块和第三恒流模块各自对应的恒流控制电路对各自收到的恒流控制参考信息进行控制信号调制时得到占空比增加的控制信号。而由于三个恒流模块串联，因此，各个恒流模块的输出电流相同，此时第二恒流模块和第三恒流模块的输出电流恒等于第一恒流模块的输出电路，因此第二恒流模块和第三恒流模块占空比的增加将使得各自的输出电压值升高，直到三个恒流模块输出电压值相等时，各个均压控制电路对均压母线的输出不再存在电压差，各个恒流模块对应的均压补偿单元对参考电流的补偿为零，使得各个恒流模块保持均压输出。

在一个实施例中，恒流模块的串联个数可以通过以下表达式得到：

其中，N为恒流模块串联个数，R_D2为第二接地电阻的电阻值，I_min为均压母线最小电流，V_max为均压母线上的最大电压。

如图5所示，本发明实施例还提供一种恒流模块串联输出均压控制方法，应用于控制多个串联的恒流模块中的任意一个。包括步骤：

步骤S100，获取基准电压信息、待控制的恒流模块的输出电压信息以及待控制的恒流模块的输出电流信息。

其中，基准电压信息可以是能够体现控制恒流模块目标输出电压的任何信息。比如可以是需控制恒流模块最终输出目标电压的电压值，也可以是能够体现该电压值的其他电信号。待控制的恒流模块的输出电压信息可以是恒流模块的实际输出电压值，也可以是能够体现恒流模块实际输出电压的其他电信息，比如经过滤波和按预定系数放大或衰减的电压值，或者是电流值等。待控制的恒流模块的输出电流信息，可以是恒流模块的实际输出电流值，也可以是能够体现恒流模块实际输出电流的其他电信息，比如经过滤波和按预定系数放大或衰减的电压值，或者是电流值等。

步骤S200，根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号。

其中，恒流控制参考信号用于为控制恒流模块的输出参数提供基准值信息。恒流模块的输出参数包括输出电压和输出电流。恒流控制参考信号可以根据基准电压经过设定的运算方法得到，比如可以是经过模拟逻辑电路运算得到，也可以是通过计算机软件算法计算得到。

步骤S300，根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号，控制信号用于控制恒流模块输出恒定电流，以及输出与基准电压信息相匹配的电压。

其中，控制信号可以是通过将输出电流信息经过和恒流控制参考信号进行软件计算得到，也可以是通过模拟逻辑电路运算得到。控制信号可以是模拟控制信号，也可以是数字控制信号，只要能够控制恒流模块输出恒定的电流以及输出与基准电压相匹配的电压即可。

本发明实施例提供的恒流模块串联输出均压控制方法，通过获取基准电压信息、输出电压信息以及输出电流信息，得到能够控制串联恒流模块的输出电流和输出电压的控制信号，对恒流模块进行输出参数控制。而且当其中任何一个恒流模块出现故障时，可以选择剩余正常的恒流模块进行均压控制。

如图6所示，在其中一个实施例中，获取基准电压信息的过程包括步骤：

步骤S110，对待控制的恒流模块对应的输出电压信息进行电压比例运算，得到第一电压信息。

其中，对待控制的恒流模块对应的输出电压信息进行电压比例运算，以进行适当的衰减或者滤波，得到合适进行下一步运算的第一电压值信息。第一电压值信息可以是具体的电压值，也可以是能够体现基准电压值的其他电信息，比如电流信息或者功率信息等。该待控制的恒流模块的第一电压信息用于体现待控制的恒流模块的输出电压的大小。

步骤S111，获取其他恒流模块对应的第一电压信息。

本实施例的控制方法是对串联的多个恒流模块的输出电压进行均压控制，因此，除了该待控制的恒流模块之外，还有其他与该待控制的恒流模块串联的恒流模块。其他恒流模块对应的第一电压信息，即与该待控制的恒流模块的第一电压信息相对应的电信息。比如，该待控制的恒流模块的第一电压信息是该恒流模块的实际具体输出电压，则其的恒流模块对应的第一电压信息也是与其他恒流模块一一对应的输出电压。再比如，该待控制的恒流模块的第一电压信息是该恒流模块的实际输出电压按一定系数经过处理得到的电压信息，则其他恒流模块对应的第一电压信息也按一定系数经过处理而得到，当然，其他恒流模块的实际输出电压按一定系数经过处理的方法有很多，比如经过逻辑电路进行处理，或者可以经过软件算法处理，只要能得到与待控制的恒流模块的第一电压信息相对应的信息即可。

步骤S112，选择各个第一电压信息中对应最大电压值的第一电压信息确定为所述基准电压信息。在本步骤中，需要对获得的各个第一电压信息进行选择。选择的方法有很多，比如，如果第一电压信息是具体电压值，可以直接进行比较，选出代表最大值的第一电压信息作为基准电压信息。如果第一电压信息是经过处理之后的电压信息，则可以通过算法处理寻找出代表最大输出电压值的第一电压信息，将该第一电压信息确定为基准电压信息。

如图7所示，在其中一个实施例中，根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

步骤S210，对基准电压信息和第一电压信息进行第一补偿运算，得到第一补偿信息。

其中，对基准电压信息和第一电压信息进行补偿运算，是根据基准电压信息对第一电压信息进行补偿运算。基准电压是在串联的多个恒流模块各自对应的第一电压信息中选出对应最大值的一个确定为基准电压，因此，每个恒流模块对应的第一电压信息对应的电压值不会大于基准电压。而基准电压体现了控制恒流模块输出电压的目标值，因此待控制的恒流模块对应的第一电压信息与基准电压信息之间的差异体现了恒流模块需调节的电压差异。从第一电压信息与基准电压信息之间的差异可以获得控制恒流模块电压输出的控制量。控制量可以是电压信息，也可以是电流信息。在一个实施例中，根据基准电压信息对第一电压信息进行补偿，得到用于体现控制恒流模块电压输出控制量的第一补偿信息。补偿的方法可以有很多种，可以对基准电压信息和第一电压信息各自对应的电压值进行简单相减得到电压差值，再将电压差值转换为电流信息，即第一补偿信息。也可以对基准电压信息和第一电压信息进行叠加得到叠加信号，按预定的方法对应输出第一补偿信息。

步骤S211，根据第一补偿信息得到恒流控制参考信号。

其中，恒流控制参考信号用于为控制恒流模块的输出提供基准值信息。对第一补偿信息进行处理，可得到对应控制恒流模块输出的恒流控制参考信号。比如，可以是基于某个预设的参考信号用第一补偿信息进行补偿，得到恒流控制参考信号。也可以是基于对第一补偿信息本身进行处理，对第一补偿信息的类型进行转换得到恒流控制参考信号。

如图8所示，在其中一个实施例中，根据第一补偿信息得到恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

步骤S221，获取参考电流信息。

其中，参考电流信息为根据第一补偿信息得到恒流控制参考信号的处理过程提供基准依据。参考电流信息可以是指示基准依据的任意信息。比如，参考电流信息可以是有具体大小值的电流，也可以是能够指示参考电流值的电压，只要根据设置能够被识别处补偿过程的基准值，并进行补偿处理即可。

步骤S222，将参考电流信息和第一补偿信息进行叠加运算得到恒流控制参考信号。将参考电流信息和第一补偿信息进行叠加运算，可以是将参考电流信息指示的电流值和第一补偿信息指示的电流值进行简单相加，也可以是对其中一个进行反相处理后再相加，也可以是对两个都进行反相处理后相加。可以根据实际设计需求进行设置，目的是为了根据第一补偿信息对参考电流信息进行补偿，从而得到恒流控制参考信号。

如图9所示，在其中一个实施例中，根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号的过程，包括步骤：

步骤S231，对恒流控制参考信号进行第一比例运算得到第一电流信息。

对恒流控制参考信号进行第一比例运算，进行适当的增益调整，得到适合进行运算的第一电流信息。第一电流值信息不限于电流，还可以是能体现恒流控制参考信息的其他电信息，比如电压信息、电流信息等。

步骤S232，对输出电流信息进行第二比例运算得到第二电流信息。

对输出电流信息进行第二比例运算，进行适当的增益调整和滤除干扰，得到合适进行下一步运算的第二电流信息。第二电流信息可以是具体的电流值，也可以是能够体现输出电流值的其他电信息，比如电压信息或者功率信息等。

步骤S233，对第一电流信息和第二电流信息进行第二补偿运算得到电流补偿信息。根据恒流控制参考信号对输出电流信息进行补偿，即根据第一电流信息对第二电流信息进行补偿，以得到电流补偿信息。补偿的方式有很多种，可以是简单地信号叠加，也可以是对电信息指示的电流值进行相加等等。

步骤S234，根据电流补偿信息得到控制信号。

对电流补偿信息进行处理可以得到控制信号。控制信号也可以是多种，比如，可以是模拟控制信号，也可以是数字控制信号。只要与恒流模块向匹配，能够控制恒流模块的输出电流和输出电压即可。

在其中一个实施例中，根据所述电流补偿信息得到控制信号的过程，包括步骤：

步骤S240，对电流补偿信息进行脉宽调制，得到用于控制恒流模块输出电压的占空比信号。

占空比信号用于控制恒流模块的开关器件的通断时间，占空比的变化使得通断时间发生变化，从而影响恒流模块的输出电压的变化。由于多个恒流模块是串联连接，因此电流恒定不变，只会改变输出待控制的恒流模块的输出电压。

在其中一些实施例中，第一补偿运算可以是PID(Proportion IntegrationDifferentiation，比例积分微分)补偿。可选地，第二补偿运算也可以是PID补偿。可选地，第一补偿运算和第二补偿运算也可以是3P3Z(3-Pole 3-Zero，3极点3零点)、2P3Z(2-Pole3Zero，2极点3零点)等多极点多零点的数字控制器的控制运算。

如图10所示，本发明实施例还提供一种恒流模块串联输出均压控制装置，包括：

采集模块10，用于获取基准电压信息、待控制的恒流模块的输出电压信息以及恒流模块的输出电流信息；

运算模块20，用于根据基准电压信息和输出电压信息得到恒流控制参考信号；

控制输出模块30，用于根据输出电流信息和恒流控制参考信号向恒流模块发出控制信号，控制信号用于控制恒流模块输出恒定电流，以及输出与基准电压信息相匹配的电压。

以上各个模块的功能分别对应于恒流模块串联输出均压控制方法实施例中的各个步骤，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种芯片，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法实施例的步骤。具体而言，将本发明方法各实施例中所述的步骤实现电路集成到芯片中，使得该芯片能够运行本发明方法实施例中所述的恒流模块串联输出均压控制方法。

本发明芯片各实施例中，芯片中集成的控制方法既能提高计算精度、加快收敛速度，又能降低实现成本，提高控制效率。

如图11所示，本发明实施例还提供一种均压控制电路元器件参数的确定方法，均压控制电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第四运算放大器U4和跨导运算器gm1，以及各个运算放大器的外围连接电路。均压控制电路元件参数的确定方法包括步骤：

步骤S400，获取恒流控制电路的极点值、恒流控制电路的零点值，以及恒流控制电路的低频处增益、恒流控制电路的最大输出电压，并对恒流控制电路的传递函数进行模拟，得到模拟曲线。

其中，零点表示恒流控制电路对某个频率的信号，输出响应为零。极点表示恒流控制电路对某个频率的信号，输出为无穷大。获取极点值和零点值的方法有多种，可以通过对恒流控制电路传递函数的表达式进行求解计算得到。也可以通过相位分析仪对恒流控制电路进行测量得到。低频处增益可以确定恒流控制电路传递函数曲线在波特图中的具体位置。对恒流控制电路的传递函数进行模拟，是根据恒流控制电路的零点值、恒流控制电路的极点值以及恒流控制电路的低频处增益进行模拟，获得与恒流控制电路的传递函数相对应的模拟曲线。

步骤S500，对模拟曲线进行补偿，确定补偿零点值、补偿极点值以及恒流控制电路的穿越频率。

对模拟曲线进行补偿，使用补偿单元对恒流控制电路的零点值、恒流控制电路的极点值进行补偿，使得模拟曲线与恒流控制电路传递函数曲线高度匹配，从而确定恒流控制电路的穿越频率，以及补偿单元的零点值，即补偿零点值，以及补偿单元的极点值，即补偿极点值。

步骤S600，根据恒流控制电路的穿越频率以及恒流模块的最大输出电压确定电阻R1、电阻R2的电阻值以及第一电容的电容值，以及根据补偿零点值、补偿极点值确定第三电容、第四电容的电容值，以及电阻R5的电阻值。

其中，根据恒流控制电路的穿越频率可以确定均压控制电路的穿越频率，结合恒流控制电路的最大输出电压可以确定差分放大电路的增益，从而确定电阻R1、电阻R2以及第一电容。根据补偿零点值、补偿极点值可以结合具体电路计算得到第三电容、第四电容的电容值，以及电阻R5的电阻值。

如图12所示，在其中一个实施例中，获取恒流控制电路的极点值、恒流控制电2的零点值，以及恒流控制电路的低频处增益的过程，包括步骤：

步骤S410，获取恒流控制电路在相位分析仪上的波特图曲线。

其中，恒流控制电路的波特图曲线可以根据恒流控制电路的传递函数确定。当然，通过相位分析仪对恒流模块进行测量可以较为快捷地得到波特图曲线。

步骤S411，根据波特图曲线获取恒流控制电路的极点值、恒流控制电路的零点值，以及恒流控制电路的低频处增益。

其中，波特图是线性非时变系统的传递函数对频率的半对数坐标图，利用波特图可以看出系统的频率响应。从恒流模块的波特图中，可以确定恒流控制电路2的极点值、恒流控制电路2的零点值以及恒流控制电路2的低频处增益。

在其中一个实施例中，根据补偿零点值、补偿极点值确定第三电容、第四电容的电容值，以及电阻R5的电阻值的过程，通过以下表达式得到：

其中，fz为补偿零点值，fp为补偿极点值；C₃为第三电容的电容值，C₄为第四电容的电容值，R₅为电阻R5的电阻值。

其中，补偿零点值和补偿极点值通过补偿得到后，可以结合补偿单元具体电路的零点值和极点值的计算表达式计算出第三电容、第四电容以及电阻R5。具体地，本实施例中，结合图3所示的电路结构进行介绍。对模拟曲线进行补偿，可以采用跨导运算器gm1对模拟曲线进行补偿。跨导运算器gm1组成的补偿电路，其传递函数G_comp为：

其中，g_m为跨导，s为拉普拉斯复变量，C₃是电容C₃的电容值，C₄是电容C₄的电容值，R₅是电阻R₅的电阻值。由表达式(1)可以得到传递函数G_comp的零点和极点为

其中f_comp-p0为传递函数G_comp的第一个极点，f_comp-p1为传递函数G_comp的第二个极点，f_comp-z为传递函数G_comp的零点。其中结合表达式(3)和表达式(4)，用传递函数G_comp的零点补偿模拟曲线的极点，用传递函数G_comp的极点补偿模拟曲线的零点可以使得模拟曲线与恒流控制电路2传递函数曲线高度匹配，此时

f_comp-p1＝fz (5)

f_comp-z＝fp (6)

结合表达式(3)、表达式(4)、表达式(5)以及表达式(6)即可得到

和

从而得到电容C₃、电容C₄以及电阻R₅的关系，确定电路参数。

在其中一个实施例中，所述恒流控制电路的穿越频率以及恒流模块的最大输出电压确定电阻R1、电阻R2的电阻值以及第一电容的电容值的过程，通过以下表达式得到：

其中f_cross为穿越频率，C₁为第一电容的电容值，V_max为恒流模块的最大输出电压，V为恒流模块中第一运算放大器U1的最大输出电压，R₁为电阻R1的电阻值，R₂为电阻R2的电阻值。

一般地，均压控制电路的穿越频率至少小于恒流控制电路穿越频率的1/6，可以选取为1/10，而恒流控制电路穿越频率为f_cross，因此选定均压环带宽为f_cross/10，因此为使得差分滤波的相位滞后不影响环路稳定性，将差分滤波的极点f_dif选定20倍f_cross处，再考量恒流模块输出最大电压，选定合适衰减值使得运放电压输出在线性输出范围内。恒流模块最大输出电压为V_max，可选地，第一运算放大器U1的最大输出电压设置为9V则选取衰减倍数k_diffop＝V/V_max＝9/V_max，可以得到差分衰减电路的参数。得知恒流模块传递函数的极点为fp，零点为fz，因此补偿器的零点设置为：f_{comp_z}＝fp，补偿器的极点设置为：f_{comp_p1}＝fz，据此计算出补偿器相应阻值和容值。

其中，

本发明实施例还提供一种均压控制电路元器件参数的计算装置，包括：

模拟模块，用于获取恒流控制电路的极点值、恒流控制电路的零点值，以及恒流控制电路的低频处增益、恒流控制电路的最大输出电压，并对恒流控制电路的传递函数进行模拟，得到模拟曲线。

补偿模块，用于对所述模拟曲线进行补偿，确定补偿零点值、补偿极点值以及恒流控制电路2的穿越频率。

计算模块，根据所述恒流控制电路的穿越频率以及恒流模块的最大输出电压确定电阻R1、电阻R2的电阻值以及第一电容的电容值，以及根据所述补偿零点值、补偿极点值确定第三电容、第四电容的电容值，以及电阻R5的电阻值。

其中，计算模块包括第一计算模块，用于根据表达式计算第三电容、第四电容的电容值，以及电阻R5的电阻值。

其中，计算模块还包括第二计算模块，用于根据表达式计算电阻R1、电阻R2的电阻值以及第一电容的电容值

以上各个模块的功能分别对应于恒流模块串联输出均压控制方法实施例中的各个步骤，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种存储介质，上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本发明均压控制电路元器件参数确定方法各个实施例的步骤。本领域普通技术人员可以理解实现上述均压控制电路元器件参数确定方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一种计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory：ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory：RAM)等。上述计算机可读存储介质用于存储本发明实施例所提供的均压控制电路元器件参数确定方法的程序(指令)，其中执行该程序可以执行本发明实施例所提供的均压控制电路元器件参数确定方法的步骤，具备执行方法相应有益效果。可参照上述方法实施例中的描述，此处不再进行赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，应用于控制多个输出串联的恒流模块中的任意一个，每个恒流模块独立受控，所述方法包括步骤：

获取基准电压信息、待控制的所述恒流模块的输出电压信息以及所述恒流模块的输出电流信息；

根据所述基准电压信息和所述输出电压信息得到恒流控制参考信号；

根据所述输出电流信息和所述恒流控制参考信号向所述恒流模块发出控制信号，所述控制信号用于控制所述恒流模块输出恒定电流，以及输出与所述基准电压信息相匹配的电压；

其中，所述获取基准电压信息的过程包括步骤：

对待控制的所述恒流模块对应的所述输出电压信息进行电压比例运算，得到第一电压信息；

获取其他恒流模块对应的第一电压信息；

选择各个所述第一电压信息中对应最大电压值或者最小电压值的所述第一电压信息确定为所述基准电压信息。

2.根据权利要求1所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述根据所述基准电压信息和所述输出电压信息得到恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

对所述基准电压信息和所述第一电压信息进行第一补偿运算，得到第一补偿信息；

根据所述第一补偿信息得到所述恒流控制参考信号。

3.根据权利要求2所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述根据所述第一补偿信息得到所述恒流控制参考信号的过程，包括步骤：

获取参考电流信息；

将所述参考电流信息和所述第一补偿信息进行叠加运算得到所述恒流控制参考信号。

4.根据权利要求2或3所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述第一补偿运算为3P3Z补偿运算或者PID补偿。

5.根据权利要求1所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述根据所述输出电流信息和所述恒流控制参考信号向所述恒流模块发出控制信号的过程，包括步骤：

对所述恒流控制参考信号进行第一比例运算得到第一电流信息；

对所述输出电流信息进行第二比例运算得到第二电流信息；

对所述第一电流信息和所述第二电流信息进行第二补偿运算得到电流补偿信息；

根据所述电流补偿信息得到所述控制信号。

6.根据权利要求5所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述根据所述电流补偿信息得到所述控制信号的过程，包括步骤：

对所述电流补偿信息进行脉宽调制，得到用于控制所述恒流模块输出电压的占空比信号。

7.根据权利要求5或6所述的恒流模块串联输出均压控制方法，其特征在于，所述第二补偿运算为3P3Z补偿运算或者PID补偿。

8.恒流模块串联输出均压控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取基准电压信息、待控制的所述恒流模块的输出电压信息以及所述恒流模块的输出电流信息；

运算模块，用于根据所述基准电压信息和所述输出电压信息得到恒流控制参考信号；

输出模块，用于根据所述输出电流信息和所述恒流控制参考信号向所述恒流模块发出控制信号，所述控制信号用于控制所述恒流模块输出恒定电流，以及输出与所述基准电压信息相匹配的电压；

所述采集模块，包括：

第一电压信息获取模块，用于对待控制的所述恒流模块对应的所述输出电压信息进行电压比例运算，得到第一电压信息；获取其他恒流模块对应的第一电压信息；

基准电压确定模块，用于选择各个所述第一电压信息中对应最大电压值或者最小电压值的所述第一电压信息确定为所述基准电压信息。

9.根据权利要求8所述的恒流模块串联输出均压控制装置，其特征在于，所述运算模块包括第一补偿运算模块，用于对所述基准电压信息和所述输出电压信息进行第一补偿运算，得到第一补偿信息。

10.一种芯片，其特征在于，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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