CN112234815B - 一种反馈电压斜坡补偿方法及相关装置 - Google Patents

一种反馈电压斜坡补偿方法及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种反馈电压斜坡补偿方法，包括采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。该方法能够为反馈电压提供合适的补偿信号，且具有较高的通用性，针对不同电路无需进行特定的元件计算与选型。本申请还公开了一种反馈电压斜坡补偿装置、设备及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

Description

一种反馈电压斜坡补偿方法及相关装置
技术领域
本申请涉及服务器技术领域，特别涉及一种反馈电压斜坡补偿方法；还涉及一种反馈电压斜坡补偿装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
在服务器研发行业，首要考虑的就是服务器系统的可靠性与稳定性。而在服务器系统当中，由于系统中使用的CPU、芯片、板卡、协议接口和外设部件的种类和数量都很多，所以在系统工作中首要保证的就是POWER部分能够可靠、稳定地满足系统需求，电源部分的稳定性要求是服务器系统稳定运行的条件。
为确保POWER部分能够达到稳定的指标(包括良好的静态指标和动态指标)，在电路中采用了很多不同结构的电路来确保DC-DC转换电路输出电压的稳定和提高输出电压的工作性能。其中一个部分就是在DC-DC降压电路中通过采用输出电压斜坡补偿的方法提高输出电压反馈的精度和稳定性，进而提高最终稳态电压的精度和稳定性。而当前多采用的斜坡补偿办法是引入RC斜坡补偿硬件电路进行补偿，由于在服务器各类电路中所需电压、电流的大小不同，对于RC电路的计算结果也各不相同，所能确定的RC的值也只能是在一个范围内，因此不仅在元件选型上会增加额外的工作，更重要的是，此类斜坡补偿电路无法较好的满足对精度、稳定性有较要求的系统。如果需要进行二次调节只能进行硬件电路的拆解，这样会增加工作量。另外，在不同的电路要求当中要进行不同的RC值计算。
有鉴于此，如何解决上述技术缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种反馈电压斜坡补偿方法，能够为反馈电压提供合适的补偿信号，且具有较高的通用性，针对不同电路无需进行特定的元件计算与选型。本申请的另一个目的是提供一种反馈电压斜坡补偿装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种反馈电压斜坡补偿方法，包括：
采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；
将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；
利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；
将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
可选的，所述利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号，包括：
比较转化后的所述基准电压与所述输出电压的数字量得到第一调节参数；
利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数；
根据所述第二调节参数计算得到所述斜坡补偿信号。
可选的，所述利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数包括：
依据
Figure BDA0002709951090000021
计算得到所述第二调节参数；
其中，Δu(k)表示第二调节参数，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，Kd表示微分系数，e表示所述第一调节参数，k表示采样序号，T表示采样周期。
可选的，所述根据所述第二调节参数得到斜坡补偿信号包括：
根据所述第二调节参数以及预设斜坡信号表达式得到所述斜坡补偿信号。
可选的，将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量前还包括：
对所述基准电压与所述输出电压进行滤波与放大处理。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种反馈电压斜坡补偿装置，包括：
采样模块，用于采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；
第一转换模块，用于将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；
计算模块，用于利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；
第二转换模块，用于将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
可选的，所述计算模块包括：
比较单元，用于比较转化后的所述基准电压与所述输出电压的数字量得到第一调节参数；
第一计算单元，用于利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数；
第二计算单元，用于根据所述第二调节参数计算得到所述斜坡补偿信号。
可选的，还包括：
滤波与放大模块，用于对所述基准电压与所述输出电压进行滤波与放大处理。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种反馈电压斜坡补偿设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述的反馈电压斜坡补偿方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的反馈电压斜坡补偿方法的步骤。
本申请所提供的反馈电压斜坡补偿方法，包括：采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
可见，较之通过RC电路进行反馈电压斜坡补偿的传统技术方案，本申请所提供的反馈电压斜坡补偿方法，在采样converter芯片内部的基准电压以及其输出电压以及进行模数转换的基础上，利用PID控制器在数字信号领域进行计算与处理，得到斜坡补偿信号，不仅提高了数据处理的精度与稳定性，能够为反馈电压提供一个合适的补偿信号，保证PWM信号产生的准确可靠，而且具有较高的通用性，针对不同的电路不需要进行特定的元件计算与选型，避免了硬件电路拆解、元件计算与选型所导致的工作量增加。
本申请所提供的反馈电压斜坡补偿装置、设备以及计算机可读存储介质均具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种反馈电压斜坡补偿方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种斜坡补偿示意图；
图3为本申请实施例所提供的另一种斜坡补偿示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种反馈电压斜坡补偿实施方式的示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种反馈电压斜坡补偿装置的示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种反馈电压斜坡补偿方法，能够为反馈电压提供合适的补偿信号，且具有较高的通用性，针对不同电路无需进行特定的元件计算与选型。本申请的另一个核心是提供一种反馈电压斜坡补偿装置、设备以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种反馈电压斜坡补偿方法的流程示意图，参考图1所示，该方法包括：
S101：采样converter芯片内部的基准电压以及converter芯片的输出电压；
具体的，参考图2与图3所示，图2与图3分别为实现补偿前后反馈输入电压与基准电压的关系，描述了反馈电压与基准电压如何影响PWM脉冲而影响系统精度与稳定性。本申请能够尽可能的实现如3所示的补偿效果，而为了得到最合适的斜坡补偿信号，首先需对converter芯片内部的基准电压以及converter芯片的输出电压进行采样，以进一步依据所采样的电压得到精确可靠的斜坡补偿信号。
S102：将基准电压与输出电压由模拟量转化数字量；
具体的，在采样converter芯片内部的基准电压以及converter芯片的输出电压的基础上，对采集得到的converter芯片内部的基准电压以及converter芯片的输出电压进行模数转换，将基准电压与输出电压由模拟量转化数字量，以后续利用PID控制器进行数字信号计算处理。
其中，在一种具体的实施方式中，将基准电压与输出电压由模拟量转化数字量前还包括：对基准电压与输出电压进行滤波与放大处理。在此实施方式下，后续执行的模数转换、PID计算等操作均是依据滤波与放大处理后的基准电压与输出电压进行的。
S103：利用PID控制器根据数字量计算得到斜坡补偿信号；
具体的，完成模数转换后，转换后的基准电压与输出电压输入PID控制器，进而利用PID控制器根据基准电压与输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号。
在一种具体的实施方式中，利用PID控制器根据数字量计算得到斜坡补偿信号的方式可以为：比较转化后的基准电压与输出电压的数字量得到第一调节参数；利用PID算法根据第一调节参数计算得到第二调节参数；根据第二调节参数计算得到斜坡补偿信号。
具体而言，参考图4所示，通过模数转换器将基准电压与输出电压的模拟量转换为数字量后，转换后的基准电压与输出电压的数字量输入数字信号比较器，数字信号比较器对二者进行比较后输出第一调节参数，PID控制器进一步根据此第一调节参数计算得到第二调节参数并输出，最后数字斜坡信号发生器根据此第二调节参数计算得到斜坡补偿信号。
可以明白的是，为了获得更好的效果，采样过程会在不同的周期内循环进行，所以PID控制信号e(t)即第一调节参数在一定程度上是动态改变的，但动态调节不会在很大的波动范围内进行，所以对于PID控制来讲是有益的。
其中，利用PID算法根据第一调节参数计算得到第二调节参数的方式可以为：
依据
Figure BDA0002709951090000061
计算得到第二调节参数；其中，Δu(k)表示第二调节参数，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，Kd表示微分系数，e表示第一调节参数，k表示采样序号，T表示采样周期。另外，比例系数、积分系数以及微分系数三者的关系可以为：Ki＝Kp/Ti，Kd＝Kp/Td；Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。e(k)表示k采样时刻得到的第一调节参数，e(k-1)表示k-1采样时刻得到的第一调节参数，e(k-2)表示k-2采样时刻得到的第一调节参数。
本实施例对数字比较器的输出的第一调节参数进行比例、积分、微分的计算，且所使用的PID算法公式为如上的增量式算法公式，在前后几个采样周期内进行数据采样与处理，能够更加准确、稳定地进行PID调节。通过对相邻几个采样周期内采样数据的处理，进而通过算法确定输出。当通过PID参数整定方法进行参数整定之后，系统可以稳定地输出控制信号给下一环节。
另外，根据第二调节参数得到斜坡补偿信号的方式可以为：根据第二调节参数以及预设斜坡信号表达式得到斜坡补偿信号。
具体而言，数字斜坡信号发生器基于连续的斜坡信号，离散化后产生斜坡补偿信号。通过人为的设定斜坡信号表达式来确定需要补偿的信号的形式，例如，斜坡信号表达式设定为y＝k*x，其中，k为系统，y表示斜坡补偿信号，x表示第二调节参数，将PID控制器输出的第二调节参数Δu(k)代入预设的此表达式即可得到斜坡补偿信号。由于斜坡信号最终的参数是通过PID控制器进行输出控制的，且具体控制的参数根据需要而人为地选择，故能够满足不同的需求，具有较高的通用性。
S104：将斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
具体的，在计算得到斜坡补偿信号的基础上，由于此时计算得到的斜坡补偿信号为数字量，故需再将此斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量输出，加入到反馈电压输入上进行补偿。
综上所述，本申请所提供的反馈电压斜坡补偿方法，包括：采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。较之通过RC电路进行反馈电压斜坡补偿的传统技术方案，本申请所提供的反馈电压斜坡补偿方法，在采样converter芯片内部的基准电压以及其输出电压以及进行模数转换的基础上，利用PID控制器在数字信号领域进行计算与处理，得到斜坡补偿信号，不仅提高了数据处理的精度与稳定性，能够为反馈电压提供一个合适的补偿信号，保证PWM信号产生的准确可靠，而且具有较高的通用性，针对不同的电路不需要进行特定的元件计算与选型，避免了硬件电路拆解、元件计算与选型所导致的工作量增加。
本申请还提供了一种反馈电压斜坡补偿装置，下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种反馈电压斜坡补偿装置的示意图，结合图5所示，该装置包括：
采样模块10，用于采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；
第一转换模块20，用于将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；
计算模块30，用于利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；
第二转换模块40，用于将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
在上述实施例的基础上，可选的，所述计算模块30包括：
比较单元，用于比较转化后的所述基准电压与所述输出电压的数字量得到第一调节参数；
第一计算单元，用于利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数；
第二计算单元，用于根据所述第二调节参数计算得到所述斜坡补偿信号。
在上述实施例的基础上，可选的，所述第一计算单元具体用于：
依据
Figure BDA0002709951090000081
计算得到所述第二调节参数；
其中，Δu(k)表示第二调节参数，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，Kd表示微分系数，e表示所述第一调节参数，k表示采样序号，T表示采样周期。
在上述实施例的基础上，可选的，第二计算单元具体用于：
根据所述第二调节参数以及预设斜坡信号表达式得到所述斜坡补偿信号。
在上述实施例的基础上，可选的，还包括：
滤波与放大模块，用于对所述基准电压与所述输出电压进行滤波与放大处理。
本申请还提供了一种反馈电压斜坡补偿设备，该设备包括存储器和处理器。
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序实现如下的步骤：
采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
对于本申请所提供的设备的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读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可实现如下的步骤：
采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本申请在此不做赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的反馈电压斜坡补偿方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种反馈电压斜坡补偿方法，其特征在于，包括：
采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；
将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；
利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；
将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出；
所述利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号，包括：
比较转化后的所述基准电压与所述输出电压的数字量得到第一调节参数；
利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数；
根据所述第二调节参数计算得到所述斜坡补偿信号。
2.根据权利要求1所述的反馈电压斜坡补偿方法，其特征在于，所述利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数包括：
依据
Figure FDA0003523358010000011
计算得到所述第二调节参数；
其中，Δu(k)表示第二调节参数，Kp表示比例系数，Ki表示积分系数，Kd表示微分系数，e表示所述第一调节参数，k表示采样序号，T表示采样周期。
3.根据权利要求2所述的反馈电压斜坡补偿方法，其特征在于，所述根据所述第二调节参数得到斜坡补偿信号包括：
根据所述第二调节参数以及预设斜坡信号表达式得到所述斜坡补偿信号。
4.根据权利要求3所述的反馈电压斜坡补偿方法，其特征在于，将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量前还包括：
对所述基准电压与所述输出电压进行滤波与放大处理。
5.一种反馈电压斜坡补偿装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于采样converter芯片内部的基准电压以及所述converter芯片的输出电压；
第一转换模块，用于将所述基准电压与所述输出电压由模拟量转化数字量；
计算模块，用于利用PID控制器根据所述基准电压与所述输出电压的数字量计算得到斜坡补偿信号；
第二转换模块，用于将所述斜坡补偿信号由数字量转换为模拟量并输出；
所述计算模块包括：
比较单元，用于比较转化后的所述基准电压与所述输出电压的数字量得到第一调节参数；
第一计算单元，用于利用PID算法根据所述第一调节参数计算得到第二调节参数；
第二计算单元，用于根据所述第二调节参数计算得到所述斜坡补偿信号。
6.根据权利要求5所述的反馈电压斜坡补偿装置，其特征在于，还包括：
滤波与放大模块，用于对所述基准电压与所述输出电压进行滤波与放大处理。
7.一种反馈电压斜坡补偿设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的反馈电压斜坡补偿方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的反馈电压斜坡补偿方法的步骤。
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