CN112636598A - 同步buck电路的控制方法、装置、系统和电子装置 - Google Patents

同步buck电路的控制方法、装置、系统和电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种同步BUCK电路的控制方法、装置、系统和电子装置，该方法包括：获取同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流；获取同步开关管当前的状态；在同步开关管为导通状态时，获取关断电流阈值；在所述输出电流小于所述关断电流阈值时，切换同步开关管至关闭状态；根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算主开关管的占空比；根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路进行控制。本申请的技术方案结合同步BUCK电路中同步开关管的状态及输出电流的大小在不同时刻对主开关管的占空比进行预测控制，可以大大减少电路中产生的动态冲击，从而改善电路性能。

Description

同步BUCK电路的控制方法、装置、系统和电子装置
技术领域
本申请涉及电路控制技术领域，尤其涉及一种同步BUCK电路的控制方法、装置、系统和电子装置。
背景技术
BUCK电路广泛用在各种电路中，在大电流输出时，为提升效率往往会使用同步管进行续流，其中，在小电流轻载的情况下，为减少无功电流带来的损耗，同步开关管将不工作而使用二极管进行续流，并且小电流轻载时，BUCK电路往往工作在断续工作模式。尤其是当同步管在不同的工作状态切换时，还存在断续模式与连续模式的突然切换，由于两种模式下BUCK电路的输出/输入增益差较大，BUCK电路将产生较大的冲击电流，电路的输出也会出现暂态的过冲或下跌等现象。
发明内容
有鉴于此，本申请为了克服现有技术中的不足，提供一种同步BUCK电路的控制方法、装置、系统和电子装置。
本申请的实施例提供一种同步BUCK电路的控制方法，包括：
获取所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流；
获取所述同步BUCK电路中的同步开关管当前的状态；
在所述同步开关管为导通状态时，获取关断电流阈值；
在所述输出电流小于所述关断电流阈值时，切换所述同步开关管至关闭状态；
根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述同步BUCK电路中的主开关管的占空比；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
在一种实施例中，所述根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述主开关管的占空比时，按照第一占空比公式计算；所述第一占空比公式为：
Figure 350746DEST_PATH_IMAGE001
其中，D为所述主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压；L为所述同步BUCK电路中的电感的电感量；Ix为所述关断电流阈值；Ts为所述主开关管的开关周期。
在一种实施例中，该同步BUCK电路的控制方法还包括：
在所述同步开关管为关闭状态时，获取开通电流阈值；
在所述输出电流大于所述开通电流阈值时，切换所述同步开关管至导通状态；
根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
在上述实施例中，所述根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比时，按照第二占空比公式计算；所述第二占空比公式为：
Figure 110891DEST_PATH_IMAGE002
其中，D为所述主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压。
在一种实施例中，所述同步BUCK电路还包括环路补偿模块，所述环路补偿模块构建有相应的离散域差分方程以确定所述主开关管的占空比或者用于求解所述占空比的中间量；该同步BUCK电路的控制方法还包括：
在所述同步开关管为导通状态且所述输出电流大于或者等于所述关断电流阈值时，或者在所述同步开关管为关闭状态且所述输出电流小于或等于所述开通电流阈值时，维持所述同步开关管当前的状态；
根据所述输出电压与参考电压之间的偏差以及所述离散域差分方程计算所述主开关管的占空比或者用于求解所述占空比的中间量；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制，或者根据所述中间量求解出占空比后，利用所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
在一种实施例中，所述离散域差分方程的表达式为：
Un=A1Un-1+…+AiUn-i+B0En+B1En-1+…+BjEn-j；
其中，Un表示第n时刻输出的占空比或者用于计算得到占空比的中间量；Un-i表示第n-i时刻输出的历史占空比或者用于计算得到占空比的历史中间量；En表示第n时刻采样的输出电压与参考电压之间的偏差；En-j表示第n-j时刻采样的输出电压与参考电压之间的历史偏差；i和j均为大于或等于2的整数；A1、Ai、B0、B1和Bj分别表示对应项的增益系数。
在一种实施例中，所述根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述主开关管的占空比的步骤之后，或者所述根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比的步骤之后，还包括：
根据计算得到的所述主开关管的占空比调整所述离散域差分方程中的变量，以使得调整后的离散域差分方程的输出值为所述占空比或用于计算得到所述占空比的中间量。
本申请的实施例还提供一种同步BUCK电路的控制装置，包括：
获取模块，用于获取采样的所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流，以及获取所述同步BUCK电路中的同步开关管当前的状态，还用于在所述同步开关管为导通状态时，获取关断电流阈值；
切换模块，用于在所述输出电流小于所述关断电流阈值时，切换所述同步开关管至关闭状态；
计算模块，用于根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述同步BUCK电路中的主开关管的占空比；
驱动控制模块，用于根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
本申请的实施例还提供一种同步BUCK电路系统，包括：同步BUCK电路和控制装置，其中，所述控制装置用于执行上述的同步BUCK电路的控制方法；所述同步BUCK电路包括主开关管、电感、同步开关管、储能电容和采样电路；
所述采样电路用于采集所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流，并输出至所述控制装置；
所述主开关管的第一端用于连接电源的正极，第二端连接所述电感的第一端，控制端用于连接所述控制装置；
所述同步开关管的第一端分别连接所述主开关管的第二端和所述电感的第一端，第二端用于连接所述电源的负极，控制端用于连接所述控制装置；
所述电感的第二端连接所述储能电容的正极，所述储能电容的负极用于连接所述电源的负极，所述储能电容的两端还用于并联负载。
本申请的实施例还提供一种电子装置，所述电子装置包括上述的同步BUCK电路系统。
本申请的实施例具有如下有益效果：
本申请实施例的同步BUCK电路的控制方法通过结合同步开关管的状态及输出电流的大小，通过在同步开关管为导通状态时，以关断电流阈值为基准，根据当前的输出电路确定是否切换同步开关管的状态并利用对应的算法来计算出占空比的预测控制值，可以避免在开通与关断同步开关管的时候出现大的动态冲击，提高了开关管的可靠性及系统输出性能等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
图1示出了本申请实施例同步BUCK电路的结构示意图；
图2示出了本申请实施例同步BUCK电路的控制方法的第一流程示意图；
图3示出了本申请实施例同步BUCK电路的含环路补偿模块的结构示意图；
图4示出了本申请实施例同步BUCK电路的控制方法的第二流程示意图；
图5示出了本申请实施例同步BUCK电路的控制方法的第三流程示意图；
图6示出了本申请实施例同步BUCK电路的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
请参照图1和2，本实施例提出一种同步BUCK电路的控制方法，该方法可减少电路中开关管开/关时产生的动态冲击，从而改善电路性能。
示范性地，如图1所示，该同步BUCK电路100包括主开关管Q1、电感L、同步开关管Q2和储能电容C，其中，主开关管Q1的第一端用于连接电源的正极，第二端连接电感L的第一端，控制端用于连接控制装置；同步开关管Q2的第一端分别连接主开关管Q1的第二端和电感L的第一端，第二端用于连接电源的负极，控制端用于连接控制装置；电感L的第二端连接储能电容C的正极，储能电容C的负极用于连接所述电源的负极。储能电容C的两端还用于并联负载，以为负载提供相应的能量等。
例如，主开关管Q1和同步开关管Q2均可采用MOS管实现。可以理解，上述同步BUCK电路中的同步开关管Q2采用具有低导通电阻的整流MOS管来替代通用BUCK电路中的续流二极管以降低电路中的整流损耗，可大大提高电路转换效率。
应当明白的是，在小电流轻载场合下，图1所示的同步开关管Q2中的体二极管可用于实现同步BUCK电路在断续模式下的续流作用。通常地，上述的同步开关管Q2具有寄生二极管（即体二极管），在一些其他的情况下，同步开关管Q2中的体二极管还可以采用外置的独立二极管来替代。
考虑到现有的同步BUCK电路在开通与关断同步开关管Q2时，电路存在断续模式和连续模式的突然切换，导致容易产生较大的动态冲击。其中，在断续模式下，当BUCK电路中流过电感的电流在开关管关断后的一段时间后逐渐降为0；而在连续模式下，流过电感的电流在每个周期不会降为0。为此，本实施例结合输出电流的大小和同步开关管Q2的状态，在不同的时刻对主开关管Q1的占空比进行预测控制，从而根据预测值对主开关管Q1以及同步开关管Q2进行控制以减少电路中产生的动态冲击。
如图2所示，下面对该同步BUCK电路的控制方法进行详细说明。可以理解，图1中的同步BUCK电路为基础电路，本实施例中的控制方法也可以适用于其他变形的同步BUCK电路。
步骤S110，获取同步BUCK电路100的输入电压、输出电压和输出电流。
示范性地，可通过在对应位置处设置相应的采样电路，如在同步BUCK电路100的输入端设置一采样单元以用于对接入的电源电压Vin进行采样，具体地，该采样单元可采用分压电阻和模数转换器（ADC）等构成。对于输出电流Iout和输出电压Vout，可在电路的输出端设置另一采样单元进行采样，例如，可采用电流互感器等进行输出电流采样。可以理解，此处的采样电路的具体结构可根据实际需求选取，在此并不作限定。
步骤S120，获取同步开关管Q2当前的状态。
步骤S130，在同步开关管Q2为导通状态时，获取关断电流阈值。
其中，同步开关管Q2的状态为两种，分别是导通状态和关闭状态。另外，本实施例设置了两个电流阈值，分别是关断电流阈值和开通电流阈值。其中，关断电流阈值小于开通电流阈值，开通电流阈值和关断电流阈值分别决定了同步开关管Q2的开通时刻与关断时刻。
示范性地，若同步开关管Q2当前处于导通状态，则获取关断电流阈值，以用于结合输出电流判断当前是否需要关断该同步开关管Q2。例如，若当前输出电流小于该关断电流阈值，则控制同步开关管Q2由当前的导通状态切换为关闭状态，即步骤S140，否则继续维持当前的导通状态。
步骤S140，在所述输出电流小于关断电流阈值时，切换同步开关管Q2至关闭状态。
步骤S150，根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算主开关管Q1的占空比。
示范性地，当关断同步开关管Q2后，同步BUCK电路进入断续工作模式。此时根据同步BUCK电路断续模式的增益特性，可按照如下的第一占空比公式计算出此时主开关管Q1的占空比。其中，该第一占空比公式为：
Figure 377925DEST_PATH_IMAGE001
其中，D为主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压；L为同步BUCK电路中电感的电感量；Ix为关断电流阈值；Ts为主开关管Q1的开关周期。
步骤S160，根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制。
在计算出主开关管Q1的占空比后，可根据该占空比生成相应的PWM驱动信号以控制主开关管Q1与同步开关管Q2，由于该占空比是根据主开关管Q1接下来的工作模式进行预测的，直接利用该预测的占空比对主开关管Q1进行控制，可以降低主开关管Q1在CCM（连续模式）和DCM（断续模式）两种工作模式切换过程中所产生的电流冲击，进而提高主开关管Q1的可靠性及输出性能。
可以理解，同步BUCK电路在工作在断续模式时，当主开关管Q1开通时，同步开关管Q2断开，此时电感L储能；而当主开关管Q1关断时，电感L上存储的电能通过同步开关管Q2中的体二极管或外置的二极管进行续流。
通常地，同步BUCK电路100可采用多种控制技术进行控制，如电压型控制、平均电流控制或峰值电流控制等，在实际工程中可针对不同的需求选择合适的控制方式。如图3所示，在一实施例中，该同步BUCK电路100还包括环路补偿模块，将采样得到的输出电压Vout与预设的参考电压Vref之间的偏差值E作为环路补偿模块的输入，并根据需要输出的电压U用于校正偏差的调整量，从而实现对输出电压的调整。在其他的实施例中，环路补偿模块还可以包括电流环结构，输出电压U作为电流环的给定值，进而根据该给定值以及输出电流进行控制调节后生成相应的占空比控制信号。
其中，该环路补偿模块构建有对应的离散域差分方程，通过该离散域差分方程可以计算出主开关管Q1的占空比或者计算出能够用于求解占空比的中间量。示范性地，该离散域差分方程的表达式为：
Un=A1Un-1+…+AiUn-i+B0En+B1En-1+…+BjEn-j；
其中，Un表示第n时刻输出的占空比或者用于计算得到占空比的中间量；Un-i表示第n-i时刻输出的历史占空比或者用于计算得到占空比的历史中间量；En表示第n时刻采样的输出电压与参考电压之间的偏差；En-j表示第n-j时刻采样的输出电压与参考电压之间的历史偏差；i和j均为大于或等于2的整数；A1、Ai、B0、B1和Bj分别表示对应项的增益系数。可以理解，若不存在其中的某项，则表明对应项的增益系数为0，即差分方程的输出不受该项影响。
如图4所示，进一步地，该同步BUCK电路的控制方法还包括：
步骤S210，在同步开关管Q2为导通状态且所述输出电流大于或者等于所述关断电流阈值时，维持同步开关管Q2当前的状态。
示范性地，在当前的采样时刻，若同步开关管Q2处于导通状态，同时此时的输出电流大于或等于该关断电流阈值，则控制同步开关管Q2继续为导通状态。而在此阶段，则可根据上述的离散域差分方程计算主开关管Q1的占空比，也即采用传统的占空比确定方式来确定占空比或者用于确定该占用比的中间量。
步骤S220，根据所述输出电压与参考电压之间的偏差以及所述离散域差分方程计算主开关管Q1的占空比或者用于求解所述占空比的中间量。
由于不同的环路补偿结构具有不同的离散域差分方程，具体可根据实际需求来计算占空比或用于求解占空比的中间量。例如，以一电压型控制方式的PID环路补偿结构为例，其对应的差分方程表示为：
Un=Un-1+B0En+B1En-1+B2En-2；
其中，Un表示第n时刻输出的用于计算得到占空比的中间量，为控制电压；Un-1表示第n-1时刻输出的历史中间量，即在第n时刻作为当前时间基准的情况下，Un-1为上一次输出的中间量；En表示第n时刻采样的输出电压与参考电压之间的偏差值；En-1和En-2分别表示第n-1时刻和第n-2时刻采样的输出电压与参考电压之间的历史偏差值；B0、B1和B2均为常数。
又例如，在另一种电流环PI控制方式中，其对应的差分方程的输出即可直接输出PWM信号的占空比，在此不展开描述。通过计算出占空比后，则可对同步BUCK电路100中的两个开关管进行相应控制。可以理解，对于不同类型的环路控制器，如PI控制、PD控制或PID控制等，其对应的差分方程的表达式也往往不同。
步骤S230，根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制，或者根据所述中间量求解出占空比后，利用所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制。
示范性地，若差分方程能够直接输出占空比，则控制装置可以根据该占空比生成相应的PWM驱动信号，以用于驱动控制主开关管Q1和同步开关管Q2。若差分方向输出的是中间量，如上述的控制电压等，则控制装置可以将其转化为主开关管Q1的占空比，进而输出相应的PWM驱动信号。
进一步地，如图5所示，对于上述步骤S120，由于同步开关管Q2还存在关闭状态的情况，此时则以开通电流阈值为基准，针对不同大小的输出电流，本实施例也将采用不同的方式来计算主开关管Q1的占空比。在上述步骤S120之后，该同步BUCK电路的控制方法还包括：
步骤S310，在同步开关管Q2为关闭状态时，获取开通电流阈值。
步骤S320，在所述输出电流大于所述开通电流阈值时，切换同步开关管Q2至导通状态。
示范性地，若同步开关管Q2当前处于关闭状态，则获取开通电流阈值，以用于结合输出电流的大小判断当前是否需要开通该同步开关管Q2。例如，若当前输出电流大于该开通电流阈值，则控制同步开关管Q2由当前的关闭状态切换为导通状态，即执行步骤S320，否则继续维持当前的关闭状态。
步骤S330，根据所述输入电压和所述输出电压计算主开关管Q1的占空比。
示范性地，当开通同步开关管Q2后，同步BUCK电路进入连续模式，此时根据BUCK电路的连续模式的增益特性，可按照如下的第二占空比公式计算主开关管Q1的占空比。其中，第二占空比公式为：
Figure 15973DEST_PATH_IMAGE002
其中，D表示主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压。
步骤S340，根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制。
在计算主开关管Q1的占空比后，可根据该占空比生成相应的PWM驱动信号以控制主开关管Q1与同步开关管Q2，由于该占空比是根据主开关管Q1接下来的工作模式进行预测的，直接利用该预测的占空比来对主开关管Q1进行控制，可以降低主开关管Q1在模式切换过程中所产生的电流冲击，进而提高主开关管Q1的可靠性及输出的性能。
进一步地，如图5所示，该同步BUCK电路的控制方法还包括：
步骤S410，在同步开关管Q2为关闭状态且所述输出电流小于或等于所述开通电流阈值时，维持同步开关管Q2当前的状态。
步骤S420，根据所述输出电压与参考电压之间的偏差以及所述离散域差分方程计算所述主开关管Q1的占空比或者用于求解所述占空比的中间量。
示范性地，在当前的采样时刻，若同步开关管Q2处于关闭状态，同时此时的输出电流小于或等于该开通电流阈值，则表明还未到开通该同步开关管Q2的时刻，故将维持其当前的关闭状态，直到输出电流大于开通电流阈值时，则控制同步开关管Q2导通。
步骤S430，根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制；或者，根据所述中间量求解出占空比后，利用所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制。
同理，计算出占空比后，则利用该占空比对同步BUCK电路100进行控制，该步骤与上述步骤S230相同，在此不再重复描述。
可选地，在根据上述的第一占空比公式或第二占空比公式计算得到主开关管Q1的占空比的步骤之后，该方法还包括：
根据计算得到的主开关管Q1的占空比调整上述的离散域差分方程中的变量，以使得调整后的离散域差分方程的输出值为所述占空比或用于计算得到所述占空比的中间量。
示范性地，在利用上述的第一占空比公式或第二占空比公式计算出占空比时，由于此时的占空比是由公式直接计算得到，因此，还将根据该占空比调整对离散域差分方程的可调变量进行赋值，如历史输出值Un-1、……、Un-i等。
可以理解，上述的同步开关管Q2通常在导通与关闭两种状态之间进行切换，而输出电流也在不断变化，本实施例的同步BUCK电路控制方法通过对开关管的控制进行多分支划分，并在不同时刻采用相应的占空比计算公式来给出占空比的预测控制值，可以避免出现大的动态冲击，从而影响开关管的可靠性及输出性能等。
实施例2
请参照图6，本实施例提出一种同步BUCK电路的控制装置200，用于控制同步BUCK电路以实现功率变换。示范性地，如图1所示，同步BUCK电路100包括主开关管Q1、电感L、同步开关管Q2和储能电容C，其中，主开关管Q1的第一端用于连接电源的正极，第二端连接电感L的第一端，控制端用于连接控制装置200；同步开关管Q2的第一端分别连接主开关管Q1的第二端和电感L的第一端，第二端用于连接电源的负极，控制端用于连接控制装置200；电感L的第二端连接储能电容C的正极，储能电容C的负极用于连接电源的负极，储能电容C的两端还用于并联负载。
示范性地，如图6所示，该控制装置200包括获取模块210、切换模块220、计算模块230和驱动控制模块240，其中，获取模块210用于获取同步BUCK电路100的输入电压、输出电压和输出电流，以及获取同步开关管Q2当前的状态。获取模块210还用于在同步开关管Q2为导通状态时，获取关断电流阈值。切换模块220用于在所述输出电流小于关断电流阈值时，切换同步开关管Q2至关闭状态。计算模块230用于根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算主开关管Q1的占空比。驱动控制模块240用于根据所述占空比生成相应的驱动信号对同步BUCK电路100进行控制。
进一步地，获取模块210还用于在所述同步开关管Q2为关闭状态时，获取开通电流阈值；切换模块220还用于在所述输出电流大于所述开通电流阈值时，切换所述同步开关管Q2至导通状态；计算模块230还用于根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管Q1的占空比。
进一步地，所述同步BUCK电路100还包括环路补偿模块，所述环路补偿模块构建有相应的离散域差分方程以确定所述主开关管Q1的占空比或者用于求解所述占空比的中间量。
于是，切换模块220还用于在所述同步开关管Q2为导通状态且所述输出电流大于或者等于所述关断电流阈值时，或者在所述同步开关管Q2为关闭状态且所述输出电流小于或等于所述开通电流阈值时，维持所述同步开关管Q2当前的状态。计算模块230还用于根据所述输出电压与参考电压之间的偏差以及所述离散域差分方程计算所述主开关管Q1的占空比或者用于求解所述占空比的中间量。而驱动控制模块240则用于根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路100进行控制，或者根据所述中间量求解出占空比后，利用所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路100进行控制。
可以理解，上述实施例1中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。
本申请实施例还提出一种同步BUCK电路系统，示范性地，该同步BUCK电路系统包括：同步BUCK电路和控制装置，其中，所述控制装置可采用上述实施例2中的同步BUCK电路的控制装置200。
示范性地，如图3所示，同步BUCK电路100包括主开关管Q1、电感L、同步开关管Q2、储能电容C和采样电路，其中，主开关管Q1的第一端用于连接电源的正极，第二端连接所述电感L的第一端，控制端用于连接控制装置中的控制装置200；同步开关管Q2的第一端分别连接主开关管Q1的第二端和电感L的第一端，第二端用于连接电源的负极，控制端用于连接控制装置200；电感L的第二端连接储能电容C的正极，储能电容C的负极用于连接电源的负极，储能电容C的两端还用于并联负载。
本实施例中，采样电路主要用于采样同步BUCK电路100的输入电压、输出电压和输出电流，并将采样得到的这些电信号输入至控制装置200，以使得控制装置200根据这些采样数据进行电路控制。在采样输入电压和输出电压时，例如，可通过分压电阻在对应的电路输入端和输出端采样；而对于输出电流，例如，可通过电流互感器等进行采样。
可以理解，上述实施例1或2中的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。
本申请实施例还提出一种电子装置，示范性地，该电子装置包括如上述实施例的同步BUCK电路系统。例如，该电子装置可以是电源设备等。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同步BUCK电路的控制方法，其特征在于，包括：
获取所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流；
获取所述同步BUCK电路中的同步开关管当前的状态；
在所述同步开关管为导通状态时，获取关断电流阈值；
在所述输出电流小于所述关断电流阈值时，切换所述同步开关管至关闭状态；
根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述同步BUCK电路中的主开关管的占空比；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述主开关管的占空比时，按照第一占空比公式计算；所述第一占空比公式为：
Figure 319190DEST_PATH_IMAGE001
其中，D为所述主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压；L为所述同步BUCK电路中的电感的电感量；Ix为所述关断电流阈值；Ts为所述主开关管的开关周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述同步开关管为关闭状态时，获取开通电流阈值；
在所述输出电流大于所述开通电流阈值时，切换所述同步开关管至导通状态；
根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比时，按照第二占空比公式计算；所述第二占空比公式为：
Figure 748772DEST_PATH_IMAGE002
其中，D为所述主开关管的占空比；Vin为当前采样的输入电压；Vout为当前采样的输出电压。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同步BUCK电路还包括环路补偿模块，所述环路补偿模块构建有相应的离散域差分方程以确定所述主开关管的占空比或者用于求解所述占空比的中间量；所述方法还包括：
在所述同步开关管为导通状态且所述输出电流大于或者等于所述关断电流阈值时，或者在所述同步开关管为关闭状态且所述输出电流小于或等于所述开通电流阈值时，维持所述同步开关管当前的状态；
根据所述输出电压与参考电压之间的偏差以及所述离散域差分方程计算所述主开关管的占空比或者用于求解所述占空比的中间量；
根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制，或者根据所述中间量求解出占空比后，利用所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述离散域差分方程的表达式为：
Un=A1Un-1+…+AiUn-i+B0En+B1En-1+…+BjEn-j；
其中，Un表示第n时刻输出的占空比或者用于计算得到占空比的中间量；Un-i表示第n-i时刻输出的历史占空比或者用于计算得到占空比的历史中间量；En表示第n时刻采样的输出电压与参考电压之间的偏差；En-j表示第n-j时刻采样的输出电压与参考电压之间的历史偏差；i和j均为大于或等于2的整数；A1、Ai、B0、B1和Bj分别表示对应项的增益系数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述主开关管的占空比的步骤之后，或者所述根据所述输入电压和所述输出电压计算所述主开关管的占空比的步骤之后，还包括：
根据计算得到的所述主开关管的占空比调整所述离散域差分方程中的变量，以使得调整后的离散域差分方程的输出值为所述占空比或用于计算得到所述占空比的中间量。
8.一种同步BUCK电路的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流，以及获取所述同步BUCK电路中的同步开关管当前的状态，还用于在所述同步开关管为导通状态时，获取关断电流阈值；
切换模块，用于在所述输出电流小于所述关断电流阈值时，切换所述同步开关管至关闭状态；
计算模块，用于根据所述输入电压、所述输出电压和所述关断电流阈值计算所述同步BUCK电路中的主开关管的占空比；
驱动控制模块，用于根据所述占空比生成相应的驱动信号对所述同步BUCK电路进行控制。
9.一种同步BUCK电路系统，其特征在于，包括：同步BUCK电路和控制装置，其中，所述控制装置用于执行如权利要求1至7中任一项所述的同步BUCK电路的控制方法；所述同步BUCK电路包括主开关管、电感、同步开关管、储能电容和采样电路；
所述采样电路用于采集所述同步BUCK电路的输入电压、输出电压和输出电流，并输出至所述控制装置；
所述主开关管的第一端用于连接电源的正极，第二端连接所述电感的第一端，控制端用于连接所述控制装置；
所述同步开关管的第一端分别连接所述主开关管的第二端和所述电感的第一端，第二端用于连接所述电源的负极，控制端用于连接所述控制装置；
所述电感的第二端连接所述储能电容的正极，所述储能电容的负极用于连接所述电源的负极，所述储能电容的两端还用于并联负载。
10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求9所述的同步BUCK电路系统。
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