CN115657764A - 元器件加热方法、控制设备、供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种元器件加热方法、控制设备、供电系统，元器件加热方法用于对开关电源电路中的目标元器件进行加热，元器件加热方法包括：在检测到需对目标元器件进行加热时，根据目标元器件的温度确定纹波调制量；基于纹波调制量控制开关电源电路中的开关管以对目标元器件进行加热；其中，纹波调制量用于通过给开关电源电路增加纹波的方式对目标元器件进行加热。本发明能够有效降低低温对开关电源电路中电子元器件的影响，从而保证开关电源电路的稳定运行。

Description

元器件加热方法、控制设备、供电系统

技术领域

本发明属于电路技术领域，更具体地说，是涉及一种元器件加热方法、控制设备、供电系统。

背景技术

开关电源电路中包含有各种电子元器件，常温下各种电子元器件可以正常工作，但在低温环境时，各种电子元器件就易受到低温影响导致性能受损。

因此，亟需一种方案以降低低温对电子元器件的性能影响，保证开关电源电路的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种元器件加热方法、控制设备、供电系统，以降低低温对电子元器件的性能影响，保证开关电源电路的稳定运行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种元器件加热方法，所述元器件加热方法用于对开关电源电路中的目标元器件进行加热，所述元器件加热方法包括：

在检测到需对所述目标元器件进行加热时，根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量；

基于所述纹波调制量控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热；

其中，所述纹波调制量用于通过给所述开关电源电路增加纹波的方式对所述目标元器件进行加热。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据所述目标元器件的温度以及预设温度确定温度差；

将所述温度差输入至预设的第一控制器中，得到纹波调制量。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据所述目标元器件的温度以及预设温度确定温度差；

根据所述温度差以及预先标定的第一映射关系确定所述温度差对应的纹波，其中，所述第一映射关系为温度差与纹波之间的映射关系；

获取开关电源电路当前的纹波；

基于所述温度差对应的纹波和所述当前的纹波确定纹波差；

将所述纹波差输入至预设的第二控制器中，得到纹波调制量。

在一种可能的实现方式中，所述基于所述纹波调制量控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热，包括：

将所述纹波调制量叠加到预设的调制波上，得到目标调制波；其中，所述预设的调制波为根据所述开关电源电路的控制需求预先确定的调制波；

基于所述目标调制波控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热。

在一种可能的实现方式中，在将所述温度差输入至预设的第一控制器中之前，所述元器件加热方法还包括：确定所述第一控制器的调节系数；

所述确定所述第一控制器的调节系数，包括：

判断所述温度差与预设差值的大小关系；

若所述温度差大于预设差值，则将预设的第一调节系数作为所述第一控制器的调节系数；

若所述温度差不大于预设差值，则将预设的第二调节系数作为所述第一控制器的调节系数；

其中，所述第一调节系数的调节速度大于所述第二调节系数的调节速度。

在一种可能的实现方式中，在将所述温度差输入至预设的第一控制器中之前，所述元器件加热方法还包括：确定所述第一控制器的调节系数；

所述确定所述第一控制器的调节系数，包括：

根据所述温度差以及预先标定的第二映射关系确定所述温度差对应的调节系数；其中，所述第二映射关系为温度差与调节系数之间的映射关系；

将所述温度差对应的调节系数作为所述第一控制器的调节系数。

在一种可能的实现方式中，所述元器件加热方法还包括：检测是否需对目标元器件进行加热；

所述检测是否需对目标元器件进行加热，包括：

获取目标元器件的温度；

判断所述目标元器件的温度是否低于预设低温值，若所述目标元器件的温度低于预设低温值，则确定需对所述目标元器件进行加热。

在一种可能的实现方式中，所述元器件加热方法还包括：

在检测到所述目标元器件的温度达到预设温度时，停止执行根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量的步骤。

本发明的另一方面，还提供了一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上所述的元器件加热方法的步骤。

本发明的再一方面，还提供了一种供电系统，包括：

以上所描述的开关电源电路和控制设备。

本发明提供的元器件加热方法、控制设备、供电系统的有益效果在于：

分析本发明的具体技术手段可知，区别于现有技术中尽量降低纹波的常规思路，本发明通过适当增加纹波的方式使开关电源电路中元器件发热，达到了提升元器件温度的目的。也就是说，本发明创造性地提出了一种区别于现有思路的方案，实现了元器件的加热，降低了低温对元器件性能的影响，保证了开关电源电路的稳定运行，因此有效解决了现有技术中的问题。

此外，还需指出的是，在元器件温度较低时，本领域技术人员通常会在开关电源电路周围增设加热设备以提高元器件周围的环境温度，进而提高元器件的温度，但考虑到部分场景下开关电源电路周围并不适合增设加热设备且增设加热设备会导致成本增加，本发明提供了一种基于现有装置的加热方案，也即利用开关电源电路已有的控制设备，通过控制开关电源电路中的开关管即可实现对元器件的加热，因此，在解决现有技术的问题的同时，本发明还具备成本较低、应用范围广泛的效果。

并且，由于本发明提供的元器件加热方案在开关电源电路正常运行时即可实现，从此角度上，本发明的应用范围实现了进一步扩展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的元器件加热方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的开关电源电路的控制环路图；

图3为本发明另一实施例提供的开关电源电路的控制环路图；

图4为本发明一实施例提供的控制设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本发明一实施例提供的元器件加热方法的流程示意图，元器件加热方法用于对开关电源电路中的目标元器件进行加热，其中目标元器件可以为母线上的电容，也可以为电池，此处不做限定。

本发明实施例所描述的元器件加热方法包括：

S101：在检测到需对目标元器件进行加热时，根据目标元器件的温度确定纹波调制量。

在本实施例，可实时获取目标元器件的温度来判断是否需对目标元器件进行加热。也就是说，本发明实施例所描述的元器件加热方法还可以包括：获取目标元器件的温度，根据目标元器件的温度判断是否需对目标元器件进行加热。在此基础上，确定需对目标元器件进行加热后，可通过纹波调制的方式来对目标元器件进行加热。

考虑到电路纹波的存在会使电子元器件发热，本领域中通常会尽可能降低电路纹波，而本发明实施例则反常规地利用这一特性，根据目标元器件的温度确定了纹波调制量，以增加开关电源电路中的纹波，进而实现加热目的。

S102：基于纹波调制量控制开关电源电路中的开关管以对目标元器件进行加热。其中，纹波调制量用于通过给开关电源电路增加纹波的方式对目标元器件进行加热。

在本实施例中，可通过控制开关电源电路中开关管的方式将纹波调制量作用到开关电源电路中，从而增加开关电源电路中的纹波，达到加热目标元器件的目的。

在本实施例中，元器件加热方法还可以包括：在检测到目标元器件的温度达到预设温度时，停止执行“根据目标元器件的温度确定纹波调制量”的步骤。也就是说，在检测到目标元器件的温度达到预设温度时，可停止去计算纹波调制量，进而停止给开关电源电路增加纹波，以更好地保证开关电源电路的稳定运行。

根据以上描述分析本发明实施例的具体技术手段可知，区别于现有技术中尽量降低纹波的常规思路，本发明实施例通过适当增加纹波的方式使开关电源电路中元器件发热，达到了提升元器件温度的目的。也就是说，本发明实施例创造性地提出了一种区别于现有思路的方案，实现了元器件的加热，降低了低温对元器件性能的影响，保证了开关电源电路的稳定运行，因此有效解决了现有技术中的问题。

此外，还需指出的是，在元器件温度较低时，本领域技术人员通常会在开关电源电路周围增设加热设备以提高元器件周围的环境温度，进而提高元器件的温度，但考虑到部分场景下开关电源电路周围并不适合增设加热设备且增设加热设备会导致成本增加，本发明实施例提供了一种基于现有装置的加热方案，也即利用开关电源电路已有的控制设备，通过控制开关电源电路中的开关管即可实现对元器件的加热，因此，在解决现有技术的问题的同时，本发明实施例还具备成本较低、应用范围广泛的效果。

并且，由于本发明实施例提供的元器件加热方案在开关电源电路正常运行时即可实现，从此角度上，本发明实施例的应用范围实现了进一步扩展。

在一种可能的实现方式中，请参考图2，图2中的当前温度指的是目标元器件的温度，图2中的调制波指的是预设的调制波，图2中的控制器指的是本实施例中的第一控制器，根据目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据目标元器件的温度以及预设温度确定温度差。

将温度差输入至预设的第一控制器中，得到纹波调制量。

在本实施例中，根据目标元器件的温度以及预设温度确定温度差，可以详述为：将预设温度以及目标元器件的温度之差作为温度差。

在本实施例中，预设的第一控制器可以为P控制器、PI控制器等。

也就是说，可以预先构建控制器，来计算目标元器件的当前温度对应的纹波调制量，进而可以根据目标元器件的温度自动生成对应的纹波调制量，实现目标元器件的自适应加热。其中，需要指出的是，在设置控制器时需考虑到避免纹波过大影响开关电源电路正常运行的情形，也就是说，本实施例在设置控制器时即会考虑到将开关电源电路中的纹波控制在目标元器件的承受范围内。

在一种可能的实现方式中，可参考图3，图3中的当前纹波指的是开关电源电路当前的纹波，图3中的控制器指的是本实施例中的第二控制器，根据目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据目标元器件的温度以及预设温度确定温度差。

根据温度差以及预先标定的第一映射关系确定温度差对应的纹波，其中，第一映射关系为温度差与纹波之间的映射关系。

获取开关电源电路当前的纹波。

基于温度差对应的纹波和当前的纹波确定纹波差。

将纹波差输入至预设的第二控制器中，得到纹波调制量。

在本实施例中，预设温度与目标元器件的温度之差即为当前的温度差。

在本实施例中，可以预先标定温度差与纹波之间的对应关系，得到第一映射关系，在此基础上，可根据第一映射关系确定当前的温度差对应的开关电源电路的纹波，也即上述温度差对应的纹波。在此基础上，可通过负反馈的方式计算得到纹波调制量。

在本实施例中，温度差对应的纹波与当前的纹波的差值即为纹波差。

在本实施例中，第二控制器可以为P控制器、PI控制器等。

也就是说，可以预先构建控制器，来计算目标元器件的当前温度对应的纹波调制量，进而可以根据目标元器件的温度自动生成对应的纹波调制量，实现目标元器件的自适应加热。其中，需要指出的是，在设置控制器时需考虑到避免纹波过大影响开关电源电路正常运行的情形，也就是说，本实施例在设置控制器时即会考虑到将开关电源电路中的纹波控制在目标元器件的承受范围内。

在本实施例中，将温度差转换为了纹波差，从而计算目标元器件的当前温度对应的温度调制，相较于直接将温度差输入至控制器计算纹波调制量的方式，本发明实施例可以在一定程度上降低控制器的设计难度，控制器的传递函数也可更为简便，从而提升控制效率。

在一种可能的实现方式中，请参考图2及图3，基于纹波调制量控制开关电源电路中的开关管以对目标元器件进行加热，包括：

将纹波调制量叠加到预设的调制波上，得到目标调制波。其中，预设的调制波为根据开关电源电路的控制需求预先确定的调制波。

基于目标调制波控制开关电源电路中的开关管以对目标元器件进行加热。

在本实施例中，预设的调制波本质为不考虑目标元器件加热时开关电源电路所对应的调制波。

在本实施例中，可将纹波调制量叠加到预设的调制波上，得到最终的调制波(也即目标调制波)，基于最终的调制波控制开关电源电路中的开关管，以实现开关电源电路中纹波的增加，进而达到加热目标元器件的效果。

在一种可能的实现方式中，在将温度差输入至预设的第一控制器中之前，元器件加热方法还包括：确定第一控制器的调节系数。

确定第一控制器的调节系数，包括：

判断温度差与预设差值的大小关系。

若温度差大于预设差值，则将预设的第一调节系数作为第一控制器的调节系数。

若温度差不大于预设差值，则将预设的第二调节系数作为第一控制器的调节系数。

其中，第一调节系数的调节速度大于第二调节系数的调节速度。

在本实施例中，预设了第一调节系数和第二调节系数，在此基础上可基于温度差的大小适应性地去选择调节系数，以在快速增加纹波的同时避免过调(避免过量增加纹波)，保证电路稳定。

具体的，可在温度差较大时，选择调节速度较大的调节系数，以实现目标电气元件的快速加热。可在温度差较小时，选择调节速度较小的调节系数，以保证开关电源电路的安全和稳定运行，同时避免过调。

在本实施例中，调节系数可以为一个系数，也可以为一组系数。例如，若第一控制器为P控制器，那么调节系数可以为比例系数。若第一控制器为PI控制器，调节系数可以为比例系数和积分系数的组合，此处不作限定。

在本实施例中，第一控制器为PI控制器时，第一调节系数中的比例系数大于第二调节系数中的比例系数。或者，第一控制器为PI控制器时，第一调节系数中的比例系数等于第二调节系数中的比例系数，第一调节系数中的积分系数大于第二调节系数中的积分系数。其中，第一调节系数和/或第二调节系数中的积分系数可以为0，此时第一控制器相当于转换为P控制器，以实现不同的控制需求。

在一种可能的实现方式中，在将温度差输入至预设的第一控制器中之前，元器件加热方法还包括：确定第一控制器的调节系数。

确定第一控制器的调节系数，包括：

根据温度差以及预先标定的第二映射关系确定温度差对应的调节系数。其中，第二映射关系为温度差与调节系数之间的映射关系。

将温度差对应的调节系数作为第一控制器的调节系数。

在本实施例中，为了更好地保证加热速度与电路稳定之间的平衡，可以预先标定温度差以及调节系数之间的关系，得到第二映射关系。

在此基础上，可根据第二映射关系确定当前的温度差对应的调节系数，将当前的温度差对应的调节系数作为控制器的调节系数，进而实现“目标元器件的加热速度根据温度差的大小适应性调整”的效果，在保证目标元器件加热的同时维持开关电源电路的稳定安全运行。

在一种可能的实现方式中，元器件加热方法还包括：检测是否需对目标元器件进行加热。

检测是否需对目标元器件进行加热，包括：

获取目标元器件的温度。

判断目标元器件的温度是否低于预设低温值，若目标元器件的温度低于预设低温值，则确定需对目标元器件进行加热。

在本实施例中，预设温度不小于预设低温值。可实时检测目标元器件的温度，在目标元器件的温度较低时，即控制加热目标元器件。

请参考图4，本发明的另一方面，还提供了一种控制设备300，包括：一个或多个处理器301、一个或多个输入设备302、一个或多个输出设备303及一个或多个存储器304。上述处理器301、输入设备302、输出设备303及存储器304通过通信总线305完成相互间的通信。存储器304用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器301用于执行存储器304存储的程序指令。其中，处理器301被配置用于调用程序指令执行上述各方法实施例的步骤。应当理解，在本发明实施例中，所称处理器301可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)。该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。输入设备302可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备303可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。该存储器304可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器301提供指令和数据。存储器304的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器304还可以存储设备类型的信息。具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器301、输入设备302、输出设备303可执行本发明实施例提供的元器件加热方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式。

本发明的再一方面，还提供了一种供电系统，包括；

以上所描述的开关电源电路和控制设备。

在一种可能的实现方式中，供电系统还可以包括前述实施例中的加热电路，该加热电路与开关电源电路中的目标元器件并联连接。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种元器件加热方法，其特征在于，所述元器件加热方法用于对开关电源电路中的目标元器件进行加热，所述元器件加热方法包括：

在检测到需对所述目标元器件进行加热时，根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量；

基于所述纹波调制量控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热；

其中，所述纹波调制量用于通过给所述开关电源电路增加纹波的方式对所述目标元器件进行加热。

2.如权利要求1所述的元器件加热方法，其特征在于，所述根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据所述目标元器件的温度以及预设温度确定温度差；

将所述温度差输入至预设的第一控制器中，得到纹波调制量。

3.如权利要求1所述的元器件加热方法，其特征在于，所述根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量，包括：

根据所述目标元器件的温度以及预设温度确定温度差；

根据所述温度差以及预先标定的第一映射关系确定所述温度差对应的纹波，其中，所述第一映射关系为温度差与纹波之间的映射关系；

获取开关电源电路当前的纹波；

基于所述温度差对应的纹波和所述当前的纹波确定纹波差；

将所述纹波差输入至预设的第二控制器中，得到纹波调制量。

4.如权利要求1所述的元器件加热方法，其特征在于，所述基于所述纹波调制量控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热，包括：

将所述纹波调制量叠加到预设的调制波上，得到目标调制波；其中，所述预设的调制波为根据所述开关电源电路的控制需求预先确定的调制波；

基于所述目标调制波控制所述开关电源电路中的开关管以对所述目标元器件进行加热。

5.如权利要求2所述的元器件加热方法，其特征在于，在将所述温度差输入至预设的第一控制器中之前，所述元器件加热方法还包括：确定所述第一控制器的调节系数；

所述确定所述第一控制器的调节系数，包括：

判断所述温度差与预设差值的大小关系；

若所述温度差大于预设差值，则将预设的第一调节系数作为所述第一控制器的调节系数；

若所述温度差不大于预设差值，则将预设的第二调节系数作为所述第一控制器的调节系数；

其中，所述第一调节系数的调节速度大于所述第二调节系数的调节速度。

6.如权利要求2所述的元器件加热方法，其特征在于，在将所述温度差输入至预设的第一控制器中之前，所述元器件加热方法还包括：确定所述第一控制器的调节系数；

所述确定所述第一控制器的调节系数，包括：

根据所述温度差以及预先标定的第二映射关系确定所述温度差对应的调节系数；其中，所述第二映射关系为温度差与调节系数之间的映射关系；

将所述温度差对应的调节系数作为所述第一控制器的调节系数。

7.如权利要求1至6任一项所述的元器件加热方法，其特征在于，所述元器件加热方法还包括：检测是否需对目标元器件进行加热；

所述检测是否需对目标元器件进行加热，包括：

获取目标元器件的温度；

判断所述目标元器件的温度是否低于预设低温值，若所述目标元器件的温度低于预设低温值，则确定需对所述目标元器件进行加热。

8.如权利要求1至6任一项所述的元器件加热方法，其特征在于，所述元器件加热方法还包括：

在检测到所述目标元器件的温度达到预设温度时，停止执行根据所述目标元器件的温度确定纹波调制量的步骤。

9.一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述元器件加热方法的步骤。

10.一种供电系统，其特征在于，包括：

开关电源电路和如权利要求9所述的控制设备。

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