CN115021564A - 提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN115021564A CN202210592269.8A CN202210592269A CN115021564A CN 115021564 A CN115021564 A CN 115021564A CN 202210592269 A CN202210592269 A CN 202210592269A CN 115021564 A CN115021564 A CN 115021564A
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Abstract

本公开提供了提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：确定变换器的输出电压误差；基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数；将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数；基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压。

Description

提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本公开涉及变换器技术领域，尤其涉及提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
动态响应的快速性是评判开关电源性能优劣的关键指标之一。在发生负载突变、输入电压突变、或者其他动态扰动的情况下，需要保证开关电源的输出足够稳定，输出电压的波动尽量小，且恢复到指定电压的时间足够短。
相关技术中，动态响应的优化方案主要分为以下四类：1)优化调节器设计，该方案一方面需要对变换器进行精确模型建立，对于某些复杂变换器来说，建模过程较为复杂，且最终建模结果与实际模型存在一定误差，另一方面，即使建立了精确的变换器模型，在保证变换器稳定裕度的前提下，优化调节器设计所能带来的动态优化效果有限；2)增加电流内环控制，该方案通常需要采样负载电流，因此需要增加电流采样电路，一定程度增加了硬件复杂度；3)加入前馈控制，通常，加入输入电压前馈控制以抑制输入电压扰动的影响，加入负载电流前馈以提高负载响应速率，类似地，前馈控制的引入无疑增加了控制器设计的复杂程度，且需增加额外的电流、电压采样电路；4)输出端并接大电容，该方案虽可有效保证输出电压的稳定，但大幅增加了变换器的体积和重量，影响了变换器的功率密度。
发明内容
本公开提供了提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种提高变换器动态响应的方法，所述方法包括：确定变换器的输出电压误差；基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数；将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数；基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压。
在一可实施方式中，所述确定变换器的输出电压误差，包括：获取所述变换器的输出电压以及所述输出电压的参考电压；确定所述参考电压与所述输出电压之差，为所述输出电压误差。
在一可实施方式中，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，包括：基于所述变换器的输出电压，确定第一误差阈值；比较所述输出电压误差和所述第一误差阈值，获取第一比较结果；若所述第一比较结果表征所述输出电压误差大于所述第一误差阈值，则确定暂态比例系数为比例系数；若所述第一比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第一误差阈值，则确定原始比例系数为所述比例系数；确定所述比例系数，为所述暂态补偿参数中的一项。
在一可实施方式中，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：基于所述变换器的输出电压，确定第二误差阈值；比较所述输出电压误差和所述第二误差阈值，获取第二比较结果；若所述第二比较结果表征所述输出电压误差大于所述第二误差阈值，则确定暂态积分系数为积分系数；若所述第二比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第二误差阈值，则确定原始积分系数为所述积分系数；确定所述积分系数，为所述暂态补偿参数中的一项。
在一可实施方式中，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：基于所述变换器的输出电压，确定第三误差阈值；比较所述输出电压误差和所述第三误差阈值，获取第三比较结果；若所述第三比较结果表征所述输出电压误差大于所述第三误差阈值，则基于所述输出电压误差确定暂态积分补偿常数；若所述第三比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第三误差阈值，则确定所述暂态积分补偿常数为第一值；确定所述暂态积分补偿常数，为所述暂态补偿参数中的一项。
在一可实施方式中，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：基于所述变换器的输出电压，确定第四误差阈值；比较所述输出电压误差和所述第四误差阈值，获取第四比较结果；若所述第四比较结果表征所述输出电压误差大于所述第四误差阈值，则基于所述输出电压误差确定输出电压误差前馈因数；若所述第四比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第四误差阈值，则确定所述输出电压误差前馈因数为第一值；确定所述输出电压误差前馈因数，为所述暂态补偿参数中的一项。
在一可实施方式中，所述将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数，包括：基于所述暂态补偿参数，确定所述环路补偿的传递函数；确定所述输出电压误差和所述传递函数之积为所述变换器中环路补偿的输出参数。
在一可实施方式中，所述基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压，包括：获取所述变换器的输入电压；确定所述环路补偿的输出参数与所述输出电压之比，为所述变换器中开关管的第一导通时间；确定所述变换器的开关周期对应值与所述第一导通时间之差，为所述变换器中开关管的第二导通时间；基于所述第一导通时间和所述第二导通时间，调整所述变换器的输出电压。
根据本公开的第二方面，提供了一种提高变换器动态响应的装置，所述装置包括：减法确定模块，用于确定变换器的输出电压误差；暂态补偿控制环节，用于基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数；输出电压闭环调节模块，用于将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数；调整模块，用于基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开所述的方法。
本公开的提高变换器动态响应的方法、装置、电子设备及存储介质，通过引入变换器的暂态补偿参数，并根据暂态补偿参数改变变换器中环路补偿的输出参数，进而有效提高了变换器的动态响应。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：
在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
图1示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的整体结构示意图；
图2示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法中暂态补偿控制环节的结构示意图；
图3示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的一种处理流程示意图；
图4示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法中暂态补偿控制环节的一种处理流程示意图；
图5示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的另一种处理流程示意图；
图6A示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的仿真波形示意图；
图6B示出了相关技术中的仿真波形示意图；
图7示出了本公开实施例一种电子设备的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。
以采用比例积分(PI)调节器的数字控制方式下的同步整流降压变换器为例，对本公开实施例提高变换器动态响应的方法的进行说明。
需要指出的是，本公开实例一种提高变换器动态响应的方法同样可以采用模拟电路方案实现；同样适用于其他带有积分环节或惯性环节的调节器，如双零双极调节器等；同样适用于其他功率变换器拓扑，如升压变换器、四开关升降压变换器等，关于具体的变换器和调节器等在此处均不作限制。
图1示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的整体结构示意图。
参考图1，本公开实施例分为同步整流降压变换器主电路100和变换器主控制环节101。
在一些实施例中，同步整流降压变换器主电路100由输入电压源Vin、第一开关管Q1、第二开关管Q2、电感Lf、滤波电容Cf和输出负载电阻RLd组成；第一开关管Q1和第二开关管Q2还分别包含寄生二极管D1、寄生二极管D2、寄生电容C1和寄生电容C2；寄生二极管D1和寄生电容C1并联连接，且并联连接在第一开关管Q1的两端；同样地，寄生二极管D2和寄生电容C2并联连接，且并联连接在第二开关管Q2的两端；第一开关管Q1的一端与输入电压源Vin的正极连接，第一开关管Q1的另一端与第二开关管Q2的一端连接构成串联桥臂，第二开关管Q2的另一端与输入电压源Vin的负极连接；第一开关管Q1与第二开关管Q2构成的串联桥臂，其中点与电感Lf的一端连接，电感Lf的另一端与输出滤波电容Cf的一端连接；滤波电容Cf的另一端与输入电压源Vin的负极连接；输出负载RLd并联连接在滤波电容Cf的两端，同步整流降压变换器的输出电压记为Vo。
在一些实施例中，变换器主控制环节101具体物理电路的核心装置在此处不做限制，可以是集成模拟比较器、模拟运放等模拟电路的微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，也可以是集成模拟比较器、模拟运放等模拟电路的现场可编程逻辑器件(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)，同样可以是以微控制器或者可编程逻辑器件为核心联合模拟比较器、运放等外部模拟电路等组成的控制系统。
在一些实施例中，变换器主控制环节101用于同步整流降压变换器主电路100的输出电压稳压控制，是实现快速动态响应的主要控制计算环节，变换器主控制环节101包括：减法器102、暂态补偿控制环节103、输出电压闭环调节器104、T1～T2计算模块105和脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)生成模块106；变换器主控制环节101的输入信号为同步整流降压变换器的输出电压Vo；变换器主控制环节101的输出信号为驱动信号
Figure BDA0003665881130000061
驱动信号
Figure BDA0003665881130000062
分别用于驱动第一开关管Q1～第二开关管Q2；变换器主控制环节101中提供输出电压Vo的目标电压参考值，记为Vo_ref；输出电压闭环调节器104的输出信号记为Ver。
在一些实施例中，减法器102的输入信号为同步整流降压变换器主电路输出电压Vo和目标电压参考值Vo_ref，减法器102对两个输入信号Vo和Vo_ref作减法运算，其运算结果作为所述减法器102的输出输入至输出电压闭环调节器。
暂态补偿控制环节103为实现本公开实施例的核心环节。暂态补偿控制环节103的输入信号为目标电压参考值vo_ref与同步整流降压变换器输出电压vo的差值，记为vo_error，计算公式如下：
vo_error＝Vo_ref-vo (1)
图2示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法中暂态补偿控制环节的结构示意图。
参考图2，暂态补偿控制环节203主要包括控制器系数暂态补偿模块200，积分暂态补偿模块203和输出电压误差前馈模块204。其中，控制器系数暂态补偿模块200主要包括比例系数暂态补偿模块201和积分系数暂态补偿模块202。暂态补偿控制环节203的输入信号为减法器的输出vo_error，输出信号为暂态补偿参数，包括经过暂态补偿后的比例系数kp_ctrl、积分系数ki_ctrl、暂态积分补偿常数Cinteg以及输出电压误差前馈因数kerror中的至少一项。暂态补偿控制环节的输出信号被输入到控制、计算环节，改变用于计算同步整流降压变换器中开关管的第一导通时间，如：开关管Q1的导通时间T1所需的比例系数kp、积分系数ki、变换器中环路补偿的输出参数Ver等值，或者直接叠加到第一导通时间，如：开关管Q1的导通时间T1的计算中，以达到快速动态响应的目的。
输出电压闭环调节器104为变换器的主要环路补偿环节，在本公开实施例中采用了比例积分调节器，即PI调节器，其传递函数G(s)如下公式(2)所示，其中kp为比例系数、ki为积分系数。输出电压闭环调节器104的输入信号为减法器103的输出信号，输出电压闭环调节器104的输出信号为环路补偿的输出参数，记为Ver，则Ver的表达式如下公式(3)所示。
Figure BDA0003665881130000071
Figure BDA0003665881130000072
T1～T2计算模块105的输入信号为输出电压闭环调节器104的输出信号Ver，T1～T2分别为开关管Q1～Q2的导通时间，其中Q1、Q2互补导通，在本公开实施例中，T1～T2的计算公式如下(4)-(5)：
Figure BDA0003665881130000081
T2＝Ts-T1 (5)
其中，Vin为同步整流降压变换器主电路100的输入电压，Ts为变换器的开关周期对应值。
PWM生成模块106根据T1～T2的计算结果生成相应的PWM波，用于驱动开关管Q1～Q2。
图3示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的一种处理流程示意图。
参考图3，本公开实施例提高变换器动态响应的方法的一种处理流程，至少包括以下步骤：
对比例积分调节进行离散化处理，离散化结果如公式(6)～(7)所示，其中ver(k)为比例积分调节器输出信号ver的当前值；ver_int eg(k)为积分环节当前积分值；ver_int eg(k-1)为积分环节上一个计算周期的积分值；e(k)为当前计算周期的vo_error值，即输出电压参考vo_ref与实际输出电压vo的差值。
ver_integ(k)＝ver_int eg(k-1)+ki·e(k) (6)
ver(k)＝ver_int eg(k)+kp·e(k) (7)
步骤S301，确定变换器的输出电压误差。
在一些实施例中，确定变换器的输出电压误差的具体实施过程，包括：
步骤S301a，获取变换器的输出电压以及输出电压的参考电压；
在一些实施例中，变换器的输出电压可以通过采样获取，记为vo，输出电压的参考电压，记为vo_ref。
步骤S301b，确定参考电压与输出电压之差，为输出电压误差。
在一些实施例中，输出电压误差记为vo_error，则vo_error＝Vo_ref-vo。
步骤S302，基于输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定变换器的暂态补偿参数。
在一些实施例中，基于输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定变换器的暂态补偿参数的具体实施过程，包括：
引入暂态比例系数kp_ctrl。
步骤S3021a，基于变换器的输出电压，确定第一误差阈值；
在一些实施例中，第一误差阈值记为vo_error_t 1，为用户设定值，通常取2％～20％的输出电压，可以根据用户对动态响应的实际需求选取。
步骤S3021b，比较输出电压误差和第一误差阈值，获取第一比较结果；
步骤S3021c，若第一比较结果表征输出电压误差大于第一误差阈值，则确定暂态比例系数为比例系数；
在一些实施例中，当输出电压误差大于第一误差阈值时，比例系数kp的取值跳变为暂态比例系数kp_ctrl，暂态比例系数kp_ctrl的表达式如下公式(8)所示：
kp_ctrl＝kp_ctrl_k·|vo_error|·kp_org (8)
其中，kp_ctrl_k为暂态突变比例系数，可根据变换器实际需求选取任意值，值得说明的是，暂态突变比例系数kp_ctrl_k取值越大，动态恢复时间越短，输出电压vo的动态波动幅值越小。
步骤S3021d，若第一比较结果表征输出电压误差小于或等于第一误差阈值，则确定原始比例系数为比例系数；
在一些实施例中，原始比例系数可以记为kp_org，若变换器稳态运行时，同样确定原始比例系数kp_org为比例系数。
步骤S3021e，确定所述比例系数，为所述暂态补偿参数中的一项。
在一些实施例中，结合公式(3)、公式(7)及公式(8)可以看出，暂态比例系数kp_ctrl的引入可以在动态情况下，暂时地增大比例积分调节器中比例系数的取值，使得ver可以更快速地变化，从而开关管Q1的导通时间T1可以更快速地变化到目标值。特别地，暂态比例系数kp_ctrl随输出电压差值vo_error变化，输出电压差值vo_error越大，暂态比例系数kp_ctrl的值则越大，进而T1的变化幅度更大，也就是说，即使是大动态情况下，也能保持快速的动态响应，T1可以快速地变化至目标值。
在一些实施例中，基于输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定变换器的暂态补偿参数的具体实施过程，还包括：
引入暂态积分系数ki_ctrl。
步骤S3022a，基于变换器的输出电压，确定第二误差阈值；
在一些实施例中，第二误差阈值记为vo_error_t 2，为用户设定值，通常取2％～20％的输出电压，可以根据用户对动态响应的实际需求选取。
步骤S3022b，比较输出电压误差和第二误差阈值，获取第二比较结果；
步骤S3022c，若第二比较结果表征输出电压误差大于第二误差阈值，则确定暂态积分系数为积分系数；
在一些实施例中，当输出电压误差大于第二误差阈值时，积分系数ki的取值跳变为暂态积分系数ki_ctrl，暂态积分系数ki_ctrl的表达式如下公式(9)所示：
ki_ctrl＝ki_ctrl_k·|vo_error|·ki_org (9)
其中，ki_ctrl_k为暂态突变积分系数，可根据变换器实际需求选取任意值，值得说明的是，暂态突变积分系数ki_ctrl_k取值越大，动态恢复时间越短，输出电压vo的动态波动幅值越小。
步骤S3022d，若第二比较结果表征输出电压误差小于或等于第二误差阈值，则确定原始积分系数为积分系数；
在一些实施例中，原始积分系数可以记为ki_org，若变换器稳态运行时，同样确定原始积分系数ki_org为积分系数。
步骤S3022e，确定积分系数，为暂态补偿参数中的一项。
结合公式(3)、公式(6)、公式(7)以及公式(9)可以看出，暂态积分系数ki_ctrl随输出电压差值vo_error变化，输出电压差值vo_error越大，暂态积分系数ki_ctrl的值则越大，进而T1的变化幅度更大，也就是说，即使是大动态情况下，也能保持快速的动态响应，T1可以快速地变化至目标值。
引入暂态积分补偿常数Cinteg。
步骤S3023a，基于变换器的输出电压，确定第三误差阈值；
在一些实施例中，第三误差阈值记为vo_error_t 3，为用户设定值，通常取2％～20％的输出电压，可以根据用户对动态响应的实际需求选取。
步骤S3023b，比较输出电压误差和第三误差阈值，获取第三比较结果；
步骤S3023c，若所述第三比较结果表征输出电压误差大于第三误差阈值，则基于输出电压误差确定暂态积分补偿常数；
在一些实施例中，当输出电压的参考电压与输出电压间的差值|vo_error|大于第三误差阈值vo_error_t 3时，在公式(6)所示的积分环节上叠加一个积分补偿常数Cinteg，即如下公式(10)所示：
ver_int eg′(k)＝ver_int eg(k-1)+ki·e(k)+Cinteg (10)
其中，当输出电压差值为正值，即输出电压vo小于输出电压的参考电压vo_ref时，叠加的暂态积分补偿常数Cinteg为正值。
步骤S3023d，若第三比较结果表征输出电压误差小于或等于第三误差阈值，则确定暂态积分补偿常数为第一值；
在一些实施例中，第一值为常数0。
步骤S3023e，确定暂态积分补偿常数，为暂态补偿参数中的一项。
在一些实施例中，结合公式(3)、公式(6)、公式(7)以及公式(10)可以看出，暂态积分补偿常数Cinteg的引入，直接给积分环节叠加一个积分值突变，进而导致第一开关管Q1导通时间T1的突加，以达到快速动态响应的目的；反之亦然，即当输出电压差值为负值，输出电压vo大于输出电压的参考电压vo_ref时，叠加的暂态积分补偿常数Cinteg为负值，暂态积分补偿常数Cinteg的引入，直接给积分环节突减一个积分值，进而导致第一开关管Q1导通时间T1的突减，以达到快速动态响应的目的。
在一些实施例中，暂态积分补偿常数Cinteg的取值与输出电压差值vo_error或负载相关，可根据变换器实际工作情况预先设定Cinteg取值表，在动态调节过程中实时检测输出电压差值vo_error与负载大小，查表获取所述暂态积分补偿常数Cinteg值。在本公开实施例中，根据电压差值vo_error的大小设定Cinteg取值表，如表1所示，表1中Cinteg的值根据实验测试获取，随着vo_error的增大，Cinteg的取值也相应增大，当检测到|vo_error|大于第三误差阈值vo_error_t 3时，获取输出电压差值vo_error，当vo_error值小于0.5V时，Cinteg取值为0；当在0.5V～1.0V之间，Cinteg取0.03；以此类推获取Cinteg值。
v<sub>o_error</sub> C<sub>integ</sub> v<sub>o_error</sub> C<sub>integ</sub>
0～0.5V 0 0～-0.5V 0
0.5～1.0V 0.03 -0.5～-1.0V -0.03
1.0～1.5V 0.06 -1.0～-1.5V -0.06
1.5～2.0V 0.09 -1.5～-2.0V -0.09
2.0～2.5V 0.12 -2.0～-2.5V -0.12
2.5～3.0V 0.15 -2.5～-3.0V -0.15
3.0～3.5V 0.18 -3.0～-3.5V -0.18
3.5～4.0V 0.21 -3.5～-4.0V -0.21
>4.0V 0.25 <-4.0V -0.25
表1
值得注意的是，所叠加的补偿常数Cinteg信息会被带入到下一次积分环节计算中，假设下一次计算积分环节的积分值为ver_int eg(k+1)，且下一次计算时输出电压差值vo_error小于第三误差阈值vo_error_t 3，则可得到ver_int eg(k+1)的表达式如下公式(11)所示：
ver_int eg(k+1)＝ver_int eg′(k)+ki·e(k+1) (11)
引入输出电压误差前馈因数kerror。
步骤S3024a，基于变换器的输出电压，确定第四误差阈值；
在一些实施例中，第四误差阈值记为vo_error_t 4，为用户设定值，通常取2％～20％的输出电压，可以根据用户对动态响应的实际需求选取。
步骤S3024b，比较输出电压误差和第四误差阈值，获取第四比较结果；
步骤S3024c，若第四比较结果表征输出电压误差大于第四误差阈值，则基于输出电压误差确定输出电压误差前馈因数；
在一些实施例中，当输出电压误差vo_error大于第四误差阈值vo_error_t 4时，在T1的计算中引入电压误差前馈因数kerror，则T1的计算方式演变为如下公式(12)所示。电压误差前馈因数kerror的表达式如下公式(13)所示，其中kerror_k为前馈系数，可根据变换器实际工作状况选取任意值。
Figure BDA0003665881130000131
kerror＝kerror_k·vo_error (13)
结合公式(12)～(13)可以看出，当输出电压vo过高或过低时，导通时间T1会随输出电压误差值变小或变大，以达到快速动态响应的目的。
步骤S3024d，若所述第四比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第四误差阈值，则确定所述输出电压误差前馈因数为第一值；
在一些实施例中，第一值为常数0。
步骤S3024e，确定所述输出电压误差前馈因数，为所述暂态补偿参数中的一项。
步骤S303，将暂态补偿参数作为变换器中环路补偿的输入参数，确定变换器中环路补偿的输出参数。
在一些实施例中，将暂态补偿参数作为变换器中环路补偿的输入参数，确定变换器中环路补偿的输出参数的具体实施过程，包括：
步骤S303a，基于暂态补偿参数，确定环路补偿的传递函数；
在一些实施例中，暂态补偿参数可以包括暂态比例系数kp_ctrl、暂态积分系数ki_ctrl、暂态积分补偿常数Cinteg以及输出电压误差前馈因数kerror。
步骤S303b，确定输出电压误差和传递函数之积为变换器中环路补偿的输出参数。
步骤S304，基于环路补偿的输出参数，调整变换器的输出电压。
在一些实施例中，基于环路补偿的输出参数，调整变换器的输出电压的具体实施过程，包括：
步骤S304a，获取变换器的输入电压；
在一些实施例中，变换器的输入电压可以通过采样获取。
步骤S304b，确定环路补偿的输出参数与输出电压之比，为变换器中开关管的第一导通时间；
在一些实施例中，变换器中开关管的第一导通时间可以是开关管Q1的导通时间T1。
步骤S304c，确定变换器的开关周期对应值与第一导通时间之差，为变换器中开关管的第二导通时间；
在一些实施例中，变换器中开关管的第二导通时间可以是开关管Q2的导通时间T2。
步骤S304d，基于第一导通时间和第二导通时间，调整变换器的输出电压。
在一些实施例中，可以根据第一导通时间和第二导通时间，生成相应的PWM波，用于驱动开关管，实现对变换器输出电压的调整，进而提高变换器的动态响应。
图4示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法中暂态补偿控制环节的一种处理流程示意图。
参考图4，本公开实施例提高变换器动态响应的方法中暂态补偿控制环节的一种处理流程，至少包括以下步骤：
步骤S401，接收减法器102的输出结果vo_error。
步骤S402，判断输出电压误差vo_error是否大于第一误差阈值vo_error_t 1，若是，则进入步骤S403；若否，则进入步骤S404。
步骤S403，根据公式(8)计算暂态比例系数kp_ctrl，并将计算得到的kp_ctrl值赋给用于最终补偿计算比例系数kp，完成后，进入步骤S405。
步骤S404，将原始比例系数kp_org值赋给用于最终补偿计算比例系数kp，完成后，进入步骤S405。
步骤S405，判断输出电压误差vo_error是否大于第二误差阈值vo_error_t 2，若是，则进入步骤S406；若否，则进入步骤S407。
步骤S406，根据公式(9)计算暂态积分系数ki_ctrl，并将计算得到的ki_ctrl值赋给用于最终补偿计算积分系数ki，完成后，进入步骤S408。
步骤S407，将原始积分系数ki_org值赋给用于最终补偿计算积分系数ki，完成后，进入步骤S408。
步骤S408，判断输出电压误差vo_error是否大于第三误差阈值vo_error_t 3，若是，则进入步骤S409；若否，则进入步骤S410。
步骤S409，根据输出电压误差或者负载状况，查表得到暂态积分补偿常数Cinteg的值，完成后，进入步骤S411。
步骤S410，将0赋给暂态积分补偿常数Cinteg，完成后，进入步骤S411。
步骤S411，判断输出电压误差vo_error是否大于第四误差阈值vo_error_t 4，若是，则进入步骤S412；若否，则进入步骤S413。
步骤S412，根据公式(13)计算输出电压误差前馈因数kerror，完成后进入步骤S414。
步骤S413，将0赋给输出电压误差前馈因数kerror，完成后，进入步骤S414。
步骤S414，进行控制环路计算。
图5示出了本公开实施例一种提高变换器动态响应的方法的另一种处理流程示意图。
参考图5，本公开实施例提高变换器动态响应的方法的另一种处理流程，至少包括以下步骤：
步骤S501，采样变换器的输入电压Vin与输出电压Vo。
步骤S502，将输出电压的参考电压与采样值作差，得到输出电压误差。
步骤S503，进行暂态补偿控制，其具体步骤见步骤S401～S414。
步骤S504，进行输出电压闭环调节计算，本公开实施例中采用的比例积分控制。
步骤S505，根据闭环调节结果计算T1～T2，即开关管Q1～Q2导通时间的计算。
步骤S506，根据T1～T2的计算结果生成PWM波，用于驱动开关管Q1～Q2。
步骤S507，等待下一个计算周期到来。
为进一步说明本公开实施例提升动态响应的效果，比较本公开实施例的控制方法和现有控制方法在相同工况下的仿真波形，在28V输入电压，12V输出电压，半载切满载的条件下，本公开实施例的控制方法和现有控制方法的仿真波形分别如图6A和6B所示，本公开实施例的输出电压跌落及响应时间均明显小于现有的常规控制方法。
图7示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备700的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图7所示，电子设备700包括计算单元701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的计算机程序或者从存储单元708加载到随机访问存储器(RAM)703中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM703中，还可存储电子设备700操作所需的各种程序和数据。计算单元701、ROM702以及RAM703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。
电子设备800中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706，例如键盘、鼠标等；输出单元707，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元708，例如磁盘、光盘等；以及通信单元709，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元709允许电子设备700通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他电子设备交换信息/数据。
计算单元701可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元701的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元701执行上文所描述的各个方法和处理，例如提高变换器动态响应的方法。例如，在一些实施例中，提高变换器动态响应的方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM702和/或通信单元709而被载入和/或安装到电子设备700上。当计算机程序加载到RAM 703并由计算单元701执行时，可以执行上文描述的提高变换器动态响应的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行提高变换器动态响应的方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种提高变换器动态响应的方法，其特征在于，所述方法包括：
确定变换器的输出电压误差；
基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数；
将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数；
基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定变换器的输出电压误差，包括：
获取所述变换器的输出电压以及所述输出电压的参考电压；
确定所述参考电压与所述输出电压之差，为所述输出电压误差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，包括：
基于所述变换器的输出电压，确定第一误差阈值；
比较所述输出电压误差和所述第一误差阈值，获取第一比较结果；
若所述第一比较结果表征所述输出电压误差大于所述第一误差阈值，则确定暂态比例系数为比例系数；
若所述第一比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第一误差阈值，则确定原始比例系数为所述比例系数；
确定所述比例系数，为所述暂态补偿参数中的一项。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：
基于所述变换器的输出电压，确定第二误差阈值；
比较所述输出电压误差和所述第二误差阈值，获取第二比较结果；
若所述第二比较结果表征所述输出电压误差大于所述第二误差阈值，则确定暂态积分系数为积分系数；
若所述第二比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第二误差阈值，则确定原始积分系数为所述积分系数；
确定所述积分系数，为所述暂态补偿参数中的一项。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：
基于所述变换器的输出电压，确定第三误差阈值；
比较所述输出电压误差和所述第三误差阈值，获取第三比较结果；
若所述第三比较结果表征所述输出电压误差大于所述第三误差阈值，则基于所述输出电压误差确定暂态积分补偿常数；
若所述第三比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第三误差阈值，则确定所述暂态积分补偿常数为第一值；
确定所述暂态积分补偿常数，为所述暂态补偿参数中的一项。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数，还包括：
基于所述变换器的输出电压，确定第四误差阈值；
比较所述输出电压误差和所述第四误差阈值，获取第四比较结果；
若所述第四比较结果表征所述输出电压误差大于所述第四误差阈值，则基于所述输出电压误差确定输出电压误差前馈因数；
若所述第四比较结果表征所述输出电压误差小于或等于所述第四误差阈值，则确定所述输出电压误差前馈因数为第一值；
确定所述输出电压误差前馈因数，为所述暂态补偿参数中的一项。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数，包括：
基于所述暂态补偿参数，确定所述环路补偿的传递函数；
确定所述输出电压误差和所述传递函数之积为所述变换器中环路补偿的输出参数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压，包括：
获取所述变换器的输入电压；
确定所述环路补偿的输出参数与所述输出电压之比，为所述变换器中开关管的第一导通时间；
确定所述变换器的开关周期对应值与所述第一导通时间之差，为所述变换器中开关管的第二导通时间；
基于所述第一导通时间和所述第二导通时间，调整所述变换器的输出电压。
9.一种提高变换器动态响应的装置，其特征在于，所述装置包括：
减法确定模块，用于确定变换器的输出电压误差；
暂态补偿控制环节，用于基于所述输出电压误差与误差阈值的比较结果，确定所述变换器的暂态补偿参数；
输出电压闭环调节模块，用于将所述暂态补偿参数作为所述变换器中环路补偿的输入参数，确定所述变换器中环路补偿的输出参数；
调整模块，用于基于所述环路补偿的输出参数，调整所述变换器的输出电压。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的提高变换器动态响应的方法。
11.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-8中任一项所述的提高变换器动态响应的方法。
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