CN116961415A - 开关电源、直流电源系统以及开关电源的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种开关电源、直流电源系统以及开关电源的控制方法，开关电源中包括电源电路和控制电路，在电源电路所连接的负载为脉冲负载的情况下，控制电路可获得负载的脉冲信息(如高电平或者低电平)，并基于脉冲信息得到电源电路的电压前馈量和电流前馈量。进一步地，控制电路还可基于电压前馈量、电流前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及电源电路的采样输出电流值生成电源电路中的开关器件的驱动信号以控制开关器件动作，从而基于驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，同时也提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。

Description

开关电源、直流电源系统以及开关电源的控制方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种开关电源、直流电源系统以及开关电源的控制方法。

背景技术

直流电源包括线性电源和开关电源等多种类型电源，其中开关电源具有工作效率高、稳压范围宽以及低功耗等优点，广泛应用于低功耗且高效率的负载应用场景。一般来说，开关电源中包括主功率电路和控制系统，其中主功率电路由开关器件、二极管、电感和电容构成。在开关电源供电的过程中，控制系统主要是基于主功率电路的实际输出电流和实际输出电压生成驱动信号以控制开关器件导通或者断开来对负载供电。然而，开关电源对脉冲负载(即功率波形为脉冲波形的负载)供电时，控制系统的响应速度慢，无法满足脉冲负载的稳压供电需求，适用性差。

发明内容

本申请提供一种开关电源、直流电源系统以及开关电源的控制方法，可基于驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，同时也提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。

第一方面，本申请提供了一种开关电源，该开关电源中包括电源电路和控制电路(也可称为控制系统)，该电源电路的输入端可连接直流源，该电源电路的输出端可连接负载，且该电源电路中包括开关器件。其中，电源电路是一种DC/DC变换电路，该DC/DC变换电路可包括但不限于降压(buck)电路、升压(boost)电路或者反激(flyback)电路。这里的直流源(即直流电压源)可包括但不限于光伏发电器件、电化学电池或者交流(alternatingcurrent，AC)/DC整流电源，该直流源的具体类型可由实际应用场景确定，在此不做限制。上述负载可包括但不限于脉冲负载或者其它类型的负载。在负载为脉冲负载的情况下，上述控制电路可获得负载的脉冲信息，并基于脉冲信息得到电源电路的电压前馈量和电流前馈量，从而可将负载的脉冲信息引入前馈控制以实现前馈控制量(即上述电压前馈量和电流前馈量)的自适应调节，运用灵活性更强。其中，电压前馈量可以理解为基于脉冲信息对电源电路的输出电压进行前馈控制的参数，电流前馈量可以理解为基于脉冲信息对电源电路的输出电流进行前馈控制的参数。

在得到电压前馈量和电流前馈量之后，上述控制电路还可基于电压前馈量、电流前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及电源电路的采样输出电流值生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作(如导通或者断开)。由于电压前馈量和电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值和采样输出电流值是实时采样的输出电压值和输出电流值，因此，可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量和电流前馈量、以及实时采样的采样输出电压值和采样输出电流值得到更加精准且实时变化的驱动信号，从而可基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。进一步地，基于驱动信号控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，在得到电源电路的电压前馈量和电流前馈量之后，上述控制电路可基于电压前馈量、电压参考值以及采样输出电压值得到电源电路的电流参考值。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量、以及实时采样的采样输出电压值来实时调节电流参考值的大小，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。

在得到电流参考值之后，上述控制电路还可基于电流参考值、电流前馈量以及采样输出电流值生成电源电路的调制波，并基于调制波生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于电流参考值、自适应调节的电流前馈量、以及实时采样的采样输出电流值来实时调节调制波，并基于实时调节的调制波得到更加精准且实时变化的驱动信号，从而可基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。

结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述控制电路中包括电压控制电路，该电压控制电路包括第一加法器、第一减法器和电压控制器，该电压控制器可以理解为控制电路中电压外环对应的控制器，且该电压控制器可包括但不限于比例积分(proportional integral,PI)调节器以及其它类型的控制器。其中，第一加法器的输出端可连接第一减法器的输入端，第一减法器的输出端可连接电压控制器的输入端。在生成电源电路的电流参考值的过程中，上述第一加法器可基于电压前馈量和电压参考值向第一减法器输出电源电路的电压控制量，其中，电压控制量可以为电压前馈量和电压参考值相加后得到的值，且该电压控制量可以理解为包含电压前馈信息(如电压前馈量)的电压控制指令。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电压参考值和自适应调节的电压前馈量来实时调节电压控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电压控制量。

在得到电压控制量之后，上述第一减法器可基于电压控制量和采样输出电压值向电压控制器输出电源电路的电压误差值，这时，上述电压控制器可基于电压误差值得到电源电路的电流参考值。由于采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，可基于更加精准且实时变化的电压控制量以及实时采样的采样输出电压值来实时调节电压误差值的大小，进而基于电压误差值得到更加精准且实时变化的电流参考值，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。

结合第一方面第一种可能的实施方式或者第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述控制电路中包括电流控制电路，该电流控制电路包括第二加法器、第二减法器和电流控制器，该电流控制器可以理解为控制电路中电流内环对应的控制器，且该电流控制器可包括但不限于PI调节器以及其它类型的控制器。其中，第二加法器的输出端可连接第二减法器的输入端，第二减法器的输出端可连接电流控制器的输入端。在生成电源电路的调制波的过程中，上述第二加法器可基于电源电路的电流前馈量和电流参考值向第二减法器输出电源电路的电流控制量，其中，电流控制量可以为电流前馈量和电流参考值相加后得到的值，且电流控制量可以理解为包含电流前馈信息(如电流前馈量)的电流控制指令。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电流参考值和自适应调节的电流前馈量来实时调节电流控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电流控制量。

在得到电压控制量之后，上述第二减法器可基于电流控制量和采样输出电流值向电流控制器输出电源电路的电流误差值，这时，电流控制器可基于电流误差值生成电源电路的调制波。由于采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于更加精准且实时变化的电流控制量以及实时采样的输出电流值来实时调节电流误差值的大小，进而基于实时调节的电流误差值得到更加精准且实时变化的调制波，从而保证了调制波的实时性和准确性。

结合第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，在获得负载的脉冲信息之后，上述控制电路可在脉冲信息为高电平时得到电源电路的电压前馈量为第一电压前馈值，或者在脉冲信息为低电平时得到电压前馈量为第二电压前馈值。其中，上述第一电压前馈值小于第二电压前馈值，因此第一电压前馈值可以理解为低电压值，第二电压前馈值可以理解为高电压值，也就是说，在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时电压前馈量为低电压值，反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时电压前馈量为高电压值。由此可见，该控制电路可以根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第一方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，上述电压前馈电路中包括第三减法器，在上述脉冲信息中包括高电平对应的第一电压幅值、以及低电平对应的第二电压幅值的情况下，上述第三减法器可基于预设电压值和第一电压幅值得到第一电压前馈值以作为电源电路的电压前馈量，或者基于预设电压值和第二电压幅值得到第二电压前馈值以作为电压前馈量，其中，预设电压值大于或者等于第二电压前馈值。由于上述第一电压前馈值为预设电压值减去第一电压幅值后得到的值，第二电压前馈值为预设电压值减去第二电压幅值后得到的值，且第一电压幅值(即高电压幅值)大于第二电压幅值(即低电压幅值)，因此，在预设电压值不变的情况下，第一电压前馈值为低电压值且第二电压前馈值为高电压值。

可以理解，第三减法器的电压前馈控制模式为高低电位模式，其中，高低电位模式可以理解为：在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时，基于预设电压值和第一电压幅值得到第一电压前馈值(即低电压值)以作为电压前馈量；反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时，基于预设电压值和第二电压幅值得到第二电压前馈值(即高电压值)以作为电压前馈量。由此可见，上述第三减法器可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，也就是说，电压前馈量会随着脉冲信息反向变化，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，进而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强；另外，第三减法器还可对电压前馈量的切换速度进行限制，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路不稳定的情况，进一步提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

结合第一方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，上述控制电路还包括电压控制电路，该电压控制电路包括第一加法器，上述电压前馈电路还包括低通滤波器，第三减法器的输出端可连接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端可连接第一加法器的输入端。在电压前馈量为第一电压前馈值的情况下，上述第一加法器可基于电压参考值和第一电压前馈值得到电源电路的电压控制量为第一电压控制值，其中，第一电压控制值为电压参考值和第一电压前馈值相加后得到的值。在电压前馈量为第二电压前馈值的情况下，上述第一加法器可基于电压参考值和第二电压前馈值得到电源电路的电压控制量为第二电压控制值，其中，第二电压控制值为电压参考值和第二电压前馈值(即高电压值)相加后得到的值。

为了进一步提升控制电路的控制稳定性，可对电压控制量在第一电压控制值和第二电压控制值之间变化的变化速率进行限制，其中，变化速率可由第一电压控制值、第二电压控制值以及电压控制量的变化时间决定，例如，该变化速率可为第一电压控制值与第二电压控制值之间的差值除以变化时间后得到的值。这时，上述低通滤波器可控制电压控制量从第一电压控制值上升至第二电压控制值的变化速率在第一速率范围内，并控制电压控制量从第二电压控制值下降至第一电压控制值的变化速率在第二速率范围内，从而实现了对电压控制量的变化速率的限制，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

结合第一方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，上述电源电路还包括母线电容，该母线电容与负载并联，该母线电容可以理解为电源电路中的输出电容。上述第一速率范围和第二速率范围可由母线电容的电容值与电源电路的额定电流值决定，例如，上述第一速率范围小于或者等于母线电容的电容值与电源电路的额定电流值的乘积(可表示为第一速率范围≤母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)，上述第二速率范围大于或者等于乘积的相反数(可表示为第二速率范围≥-1*母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)。需要说明的是，第一速率范围和第二速率范围的具体确定方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

结合第一方面第四种可能的实施方式至第一方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，在获得负载的脉冲信息之后，上述控制电路可在负载的脉冲信息为高电平时得到电源电路的电流前馈量为第一电流前馈值，或者在脉冲信息为低电平时得到电流前馈量为第二电流前馈值。其中，第一电流前馈值大于或者等于第二电流前馈值，因此第一电流前馈值可以理解为高电流值，第二电流前馈值可以理解为低电流值，也就是说，在脉冲信息为高电平时电流前馈量为高电流值，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量为低电流值。由此可见，上述控制电路可以根据负载的脉冲信息来正向调节电流前馈量，从而将负载的脉冲信息引入电流前馈控制以实现电流前馈量的自适应调节，进而使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第一方面第八种可能的实施方式，在第九种可能的实施方式中，上述控制电路包括电流前馈电路，该电流前馈电路中包括前馈功率计算器和除法器，其中，前馈功率计算器的输出端可连接除法器的输入端。在获得负载的脉冲信息之后，上述前馈功率计算器可基于该脉冲信息向除法器输出负载的功率前馈值，从而可基于不同的脉冲信息来实时调节负载的功率前馈值，进而得到更加精准且实时变化的功率前馈值。进一步地，除法器可基于功率前馈值和电压参考值得到电源电路的电流前馈量，从而基于电压参考值和更加精准且实时变化的功率前馈值对电流前馈量进行自适应调节，进而使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。其中，上述电流前馈量为第一电流前馈值或者第二电流前馈值，即在脉冲信息为高电平时电流前馈量为第一电流前馈值(即高电流值)，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量为第二电流前馈值(即低电流值)。

结合第一方面第九种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，在生成负载的功率前馈值的过程中，上述负载的脉冲信息中包括负载功率，上述前馈功率计算器可基于负载的脉冲信息得到负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值；进一步地，上述前馈功率计算器还可基于脉冲频率得到负载的功率前馈系数，并基于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数得到负载的功率前馈值。由于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，可基于实时变化的负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数来实时调节功率前馈值，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值，适用性更强。

结合第一方面第十种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，上述前馈功率计算器可在负载的脉冲频率小于第一预设频率时得到功率前馈系数为1，或者在脉冲频率大于第二预设频率时得到功率前馈系数为0，从而基于不同的脉冲频率来实时调节功率前馈系数，运用灵活性更强。其中，第一预设频率小于第二预设频率，第一预设频率和第二预设频率可以为前馈功率计算器配置的频率或者用户定义的特征频率，且第一预设频率为低频，第二预设频率为高频。

结合第一方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，在脉冲频率f大于或者等于第一预设频率f_LO且小于或者等于第二预设频率f_HI时，上述负载的功率前馈系数K_ff可满足以下公式:

从上述公式可以得到，在脉冲频率f不同时功率前馈系数K_ff也会不断被调节，运用灵活性更强。

结合第一方面第十种可能的实施方式至第一方面第十二种可能的实施方式中任一种，在第十三种可能的实施方式中，上述负载的功率前馈值P_ff可满足以下公式:

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A，

其中，P为负载功率，D为脉冲占空比，A为功率幅值，K_ff为功率前馈系数。从上述公式可以得到，在功率前馈系数等于1时功率前馈值P_ff等于负载功率P(即负载的实时功率或者实际功率)，而在功率前馈系数等于0时功率前馈值P_ff等于脉冲占空比D与功率幅值A的乘积(即负载的平均功率)。由于上述脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，可基于实时变化的脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff来实时调节功率前馈值P_ff，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff，且运用灵活性更强，适用性更强。

第二方面，本申请提供了一种直流电源系统，该直流电源系统中包括直流源以及如上述第一方面至第一方面第十三种可能的实施方式中任一种提供的开关电源。其中，该直流源的输出端可连接开关电源中的电源电路的输入端，且该电源电路的输出端可连接负载。在交流市电正常供电的情况下，直流源可对交流市电进行电能转换和功率因数校正以得到直流电压，并向开关电源输出该直流电压。这时，开关电源可控制电源电路中的开关器件导通，从而基于该直流电压得到目标直流电压以对负载供电。由于上述开关电源对负载的动态响应速度更快且控制稳定性更高，因此可满足负载的稳压供电需求以提升负载的供电稳定性，适用性更强。

第三方面，本申请提供了一种开关电源的控制方法，该方法适用于开关电源(如上述第一方面至第一方面第十三种可能的实施方式中任一种提供的开关电源)中的控制电路，该开关电源还包括电源电路，其中电源电路的输入端可连接直流源，电源电路的输出端可连接负载(如脉冲负载或者其它类型的负载)，且该电源电路中包括开关器件。在该方法中，在负载为脉冲负载的情况下，上述控制电路可获取负载的脉冲信息，例如，控制电路可与上级控制系统建立有线通信或者无线通信以从上级控制系统该脉冲信息，或者控制电路还可通过其他方式获得脉冲信息，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。进一步地，上述控制电路可基于脉冲信息得到电源电路的电压前馈量，并基于脉冲信息得到电源电路的电流前馈量，从而可将负载的脉冲信息引入前馈控制以实现前馈控制量(即上述电压前馈量和电流前馈量)的自适应调节，运用灵活性更强。

在得到电压前馈量和电流前馈量之后，上述控制电路还可基于电压前馈量、电流前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及电源电路的采样输出电流值生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作(如导通或者断开)。由于电压前馈量和电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值和采样输出电流值是实时采样的输出电压值和输出电流值，因此，可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量和电流前馈量、以及实时采样的采样输出电压值和采样输出电流值来实时调节开关器件的驱动信号，从而基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路对负载的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。进一步地，基于驱动信号控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，在生成开关器件的驱动信号的过程中，上述控制电路可基于电压前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值得到电源电路的电流参考值。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量、以及实时采样的采样输出电压值来实时调节电流参考值的大小，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。

在得到电流参考值之后，上述控制电路还可基于电流参考值、电流前馈量以及采样输出电流值生成电源电路的调制波，并基于调制波生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于电流参考值、自适应调节的电流前馈量、以及实时采样的采样输出电流值来实时调节调制波，从而基于实时调节的调制波得到更加精准且实时变化的驱动信号，从而基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路对负载的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。进一步地，基于驱动信号控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

结合第三方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在生成电源电路的电流参考值的过程中，上述控制电路可基于电压前馈量和电压参考值向第一减法器输出电源电路的电压控制量，其中，电压控制量可以为电压前馈量和电压参考值相加后得到的值，且该电压控制量可以理解为包含电压前馈信息(如电压前馈量)的电压控制指令。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电压参考值和自适应调节的电压前馈量来实时调节电压控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电压控制量。在得到电压控制量之后，上述控制电路可基于电压控制量和采样输出电压值向电压控制器输出电源电路的电压误差值，并基于电压误差值得到电源电路的电流参考值。由于采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，可基于更加精准且实时变化的电压控制量以及实时采样的输出电压值来实时调节电压误差值的大小，进而基于实时调节的电压误差值得到更加精准且实时变化的电流参考值，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。

结合第三方面第一种可能的实施方式或者第三方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在生成电源电路的调制波的过程中，上述控制电路可基于电源电路的电流前馈量和电流参考值向第二减法器输出电源电路的电流控制量，其中，电流控制量可以为电流前馈量和电流参考值相加后得到的值，且电流控制量可以理解为包含电流前馈信息(如电流前馈量)的电流控制指令。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电流参考值和自适应调节的电流前馈量来实时调节电流控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电流控制量。在得到电流控制量之后，上述控制电路可基于电流控制量和采样输出电流值向电流控制器输出电源电路的电流误差值，并基于电流误差值生成电源电路的调制波。由于采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于更加精准且实时变化的电流控制量以及实时采样的输出电流值来实时调节电流误差值的大小，进而基于实时调节的电流误差值得到更加精准且实时变化的调制波，从而保证了调制波的实时性和准确性。

结合第三方面至第三方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，在上述脉冲信息包括高电平对应的第一电压幅值(即高电压幅值)的情况下，上述控制电路可基于预设电压值和第一电压幅值得到第一电压前馈值，并将第一电压前馈值确定为电源电路的电压前馈量，预设电压值大于第一电压前馈值。由于第一电压前馈值为预设电压值减去第一电压幅值后得到的值，且第一电压幅值为高电压幅值，因此可以得到第一电压前馈值为低电压值。由此可见，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，进而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第三方面第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，在脉冲信息还包括低电平对应的第二电压幅值(即低电压幅值)的情况下，上述控制电路可基于预设电压值和第二电压幅值得到第二电压前馈值，并将第二电压前馈值确定为电源电路的电压前馈量，其中，预设电压值大于或者等于第二电压前馈值，第二电压前馈值大于第一电压前馈值。由于第二电压前馈值为预设电压值减去第二电压幅值后得到的值，且第二电压幅值为低电压幅值，因此可以得到第二电压前馈值为高电压值。由此可见，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，也就是说，电压前馈量会随着脉冲信息反向变化，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，从而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第三方面第五种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，在电压前馈量为第一电压前馈值的情况下，上述控制电路可基于电压参考值和第一电压前馈值得到电源电路的电压控制量为第一电压控制值，其中，第一电压控制值为电压参考值和第一电压前馈值相加后得到的值。在电压前馈量为第二电压前馈值的情况下，上述控制电路可基于电压参考值和第二电压前馈值得到电源电路的电压控制量为第二电压控制值，其中，第二电压控制值为电压参考值和第二电压前馈值(即高电压值)相加后得到的值。为了进一步提升控制电路的控制稳定性，控制电路可控制电压控制量从第一电压控制值上升至第二电压控制值的变化速率在第一速率范围内，并控制电压控制量从第二电压控制值下降至第一电压控制值的变化速率在第二速率范围内，从而实现了对电压控制量的变化速率的限制，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

结合第三方面第六种可能的实施方式，在第七种可能的实施方式中，在电源电路还包括母线电容，且母线电容与负载并联的情况下，上述第一速率范围和第二速率范围可由母线电容的电容值与电源电路的额定电流值决定，例如，上述第一速率范围小于或者等于母线电容的电容值与电源电路的额定电流值的乘积(可表示为第一速率范围≤母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)，上述第二速率范围大于或者等于乘积的相反数(可表示为第二速率范围≥-1*母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)。需要说明的是，第一速率范围和第二速率范围的具体确定方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

结合第三方面至第三方面第七种可能的实施方式中任一种，在第八种可能的实施方式中，上述控制电路当脉冲信息为高电平时得到电源电路的电流前馈量为第一电流前馈值，或者，当脉冲信息为低电平时得到电流前馈量为第二电流前馈值。由于第一电流前馈值大于第二电流前馈值，因此第一电流前馈值可以理解为高电流值，第二电流前馈值可以理解为低电流值，也就是说，在脉冲信息为高电平时电流前馈量为高电流值，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量为低电流值。由此可见，上述控制电路可以根据负载的脉冲信息来正向调节电流前馈量，从而可将负载的脉冲信息引入电流前馈控制以实现电流前馈量的自适应调节，进而使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第三方面至第三方面第七种可能的实施方式中任一种，在第九种可能的实施方式中，上述控制电路可基于脉冲信息得到负载的功率前馈值，并基于功率前馈值和电源电路的电压参考值得到电源电路的电流前馈量，从而可基于不同的脉冲信息来实时调节负载的功率前馈值以得到更加精准且实时变化的功率前馈值，进而可基于电压参考值和更加精准且实时变化的功率前馈值对电流前馈量进行自适应调节，进而使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

结合第三方面第九种可能的实施方式，在第十种可能的实施方式中，在生成负载的功率前馈值的过程中，上述负载的脉冲信息中包括负载功率，上述控制电路可基于脉冲信息得到负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值。进一步地，上述控制电路可基于脉冲频率得到负载的功率前馈系数，并基于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数得到负载的功率前馈值。由于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，控制电路可基于实时变化的负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数来实时调节功率前馈值，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值，且运用灵活性更强，适用性更强。

结合第三方面第十种可能的实施方式，在第十一种可能的实施方式中，上述控制电路当脉冲频率小于第一预设频率时得到负载的功率前馈系数为1，或者当脉冲频率大于第二预设频率时得到功率前馈系数为0，从而基于不同的脉冲频率来实时调节功率前馈系数，运用灵活性更强。其中，第一预设频率小于第二预设频率，第一预设频率和第二预设频率可以为控制电路配置的频率或者用户定义的特征频率，且第一预设频率为低频，第二预设频率为高频。

结合第三方面第十一种可能的实施方式，在第十二种可能的实施方式中，在脉冲频率f大于或者等于第一预设频率f_LO且小于或者等于第二预设频率f_HI时，上述负载的功率前馈系数K_ff可满足以下公式:

从上述公式可以得到，在脉冲频率f不同时功率前馈系数K_ff也会不断被调节，从而使得功率前馈系数满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强。

结合第三方面第九种可能的实施方式至第三方面第十二种可能的实施方式中任一种，在第十三种可能的实施方式中，上述负载的功率前馈值P_ff可满足以下公式:

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A，

其中，P为负载功率，D为脉冲占空比，A为功率幅值，K_ff为功率前馈系数。从上述公式可以得到，在功率前馈系数等于1时功率前馈值等于负载功率P(即负载的实时功率或者实际功率)，而在功率前馈系数等于0时功率前馈值等于脉冲占空比D与功率幅值A的乘积(即负载的平均功率)。由于上述脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，可基于实时变化的脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff来实时调节功率前馈值P_ff，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff，且运用灵活性更强，适用性更强。

在本申请中，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量并正向调节电流前馈量，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路不稳定的情况，进而提升了控制电路的控制稳定性。进一步地，上述控制电路可基于电压前馈量和电流前馈量以及其他参数(如上述采样输出电压值、电压参考值和采样输出电流值)生成开关器件的驱动信号，从而可基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进一步提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。

附图说明

图1是本申请提供的开关电源的应用场景示意图；

图2是本申请提供的开关电源的一结构示意图；

图3是本申请提供的电流前馈量的一电流波形示意图；

图4是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图5是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图6是本申请提供的功率前馈系数与脉冲频率之间的对应关系的波形示意图；

图7是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图；

图8是本申请提供的电流前馈量的变化量与脉冲频率之间的对应关系的波形示意图；

图9是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图10是电压控制量随着脉冲信息变化的波形示意图；

图11是本申请提供的电压控制值差值与负载的电压幅值之间的对应关系的波形示意图；

图12是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图13是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图14是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图15是本申请提供的开关电源的另一结构示意图；

图16是本申请提供的电源电路的输出电压波形示意图；

图17是本申请提供的电源电路的输入功率波形示意图；

图18是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图；

图19是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图；

图20是本申请提供的开关电源的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本申请提供的开关电源应用于科研领域(如科研设备)、工业自动化控制领域(如工控设备和军工设备)、电力电子领域(如电力设备和电子设备)、电气领域(如各种电器设备)、医疗领域(如医疗设备)、通讯领域(如通讯设备和视听产品)、半导体制冷制热领域、安防监控领域以及其它领域，可适用于数码产品、空气净化器、液晶显示器、电子冰箱、LED照明产品、音响、电脑机箱以及其它设备。本申请提供的开关电源可适配于不同的应用场景，比如，电脑应用场景、音响应用场景、或者其它低功耗且高效率的负载供电场景(如脉冲负载供电场景)，下面将以电脑应用场景为例进行说明，以下不再赘述。

请一并参见图1，图1是本申请提供的开关电源的应用场景示意图。在用户使用电脑的应用场景下，如图1所示，电脑机箱中包括中央处理器(central processing unit，CPU)和直流电源系统，其中直流电源系统可由直流源和开关电源(一种直流(directcurrent，DC)/DC直流电源)构成。在交流市电正常供电的情况下，直流源可对交流市电进行电能转换和功率因数校正以得到直流电压，并向开关电源输出该直流电压。这时，开关电源可控制其内部的开关器件导通，从而基于该直流电压得到目标直流电压以对中央处理器(即负载)供电，从而使得电脑机箱正常工作，这时用户可使用电脑工作。假设上述中央处理器为脉冲负载，在开关电源对中央处理器供电的过程中，会存在开关电源的响应速度过慢以无法满足中央处理器的稳压供电需求的问题，从而会导致中央处理器的供电稳定性降低。为了提高中央处理器的供电稳定性，开关电源还会结合中央处理器的脉冲信息来控制其内部的开关器件动作(如导通或者断开)以输出稳定的目标直流电压，从而基于稳定的目标直流电压对中央处理器供电以满足中央处理器的稳压供电需求，进而提升了中央处理器的供电稳定性，并且提升了用户使用体验，适用性更强。下面将结合图2至图19对本申请提供的开关电源及其工作原理进行示例说明。

请参见图2，图2是本申请提供的开关电源的一结构示意图。如图2所示，开关电源1中包括电源电路10和控制电路20(也可称为控制系统)，该电源电路10的输入端可连接直流源DC，电源电路10的输出端可连接负载。其中，电源电路10为DC/DC变换电路，该DC/DC变换电路可包括但不限于降压(buck)电路、升压(boost)电路或者反激(flyback)电路。上述电源电路10中包括开关器件K(即半导体开关器件)，该开关器件K可包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET)、以及绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)，其中，金属氧化物半导体场效应晶体管可简称为金氧半场效晶体管或者MOS管。这里的直流源DC(即直流电压源)可包括但不限于光伏发电器件、电化学电池或者AC/DC整流电源，该直流源DC的具体类型可由实际应用场景确定，在此不做限制。上述负载可包括但不限于脉冲负载或者其它类型的负载。

在一些可行的实施方式中，在负载为脉冲负载的情况下，上述控制电路20可获得负载的脉冲信息，并基于该脉冲信息得到电源电路10的电压前馈量和电流前馈量，从而可将负载的脉冲信息引入前馈控制以实现前馈控制量(即上述电压前馈量和电流前馈量)的自适应调节，运用灵活性更强。其中，电压前馈量可以理解为基于脉冲信息对电源电路10的输出电压进行前馈控制的参数，电流前馈量可以理解为基于脉冲信息对电源电路10的输出电流进行前馈控制的参数。

在得到电压前馈量和电流前馈量之后，上述控制电路20可基于电压前馈量、电流前馈量、电源电路10的采样输出电压值和电压参考值，以及电源电路10的采样输出电流值生成开关器件K的驱动信号以控制开关器件K动作。这里的开关器件K动作可以理解为开关器件K导通或者开关器件K断开，且开关器件K的具体开关动作可由电源电路10的实际电路拓扑和工作需求决定，在此不作限制。由于电压前馈量和电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值和采样输出电流值是实时采样的输出电压值和输出电流值，因此，控制电路20可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量和电流前馈量、以及实时采样的采样输出电压值和采样输出电流值得到更加精准且实时变化的驱动信号，从而可基于该驱动信号对电源电路10的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路20的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路20的控制稳定性，适用性强。

进一步地，控制电路20在基于驱动信号控制开关器件K动作之后还可使得电源电路10输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路10所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在负载为脉冲负载的情况下，上述控制电路20可与上级控制系统建立有线通信或者无线通信以从上级控制系统中获取该脉冲信息，或者控制电路20还可通过其他方式获得脉冲信息，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。在获得负载的脉冲信息之后，上述控制电路20可在脉冲信息为高电平时得到电源电路10的电压前馈量V_ff为第一电压前馈值，或者在脉冲信息为低电平时得到电压前馈量V_ff为第二电压前馈值。其中，上述第一电压前馈值小于第二电压前馈值，因此第一电压前馈值可以理解为低电压值，第二电压前馈值可以理解为高电压值，也就是说，在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时电压前馈量V_ff为低电压值，反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时电压前馈量V_ff为高电压值。由此可见，该控制电路20可以根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量V_ff(即直流电压工作点)，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量V_ff的自适应调节，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在获得负载的脉冲信息之后，上述控制电路20还可在负载的脉冲信息为高电平时得到电源电路10的电流前馈量I_ff为第一电流前馈值，或者在脉冲信息为低电平时得到电流前馈量I_ff为第二电流前馈值，并向电流控制电路204输出该电流前馈量I_ff。其中，上述第一电流前馈值大于或者等于上述第二电流前馈值，该第一电流前馈值和第二电流前馈值可以为电流前馈电路202配置的参数或者通过其他方式得到的参数，在此不作限制。由于第一电流前馈值大于或者等于第二电流前馈值，因此第一电流前馈值可以理解为高电流值，第二电流前馈值可以理解为低电流值，也就是说，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为高电流值，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为低电流值。由此可见，控制电路20可以根据负载的脉冲信息来正向调节电流前馈量I_ff，从而可将负载的脉冲信息引入电流前馈控制以实现电流前馈量I_ff的自适应调节，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述电流前馈量I_ff随着脉冲信息变化的电流波形可参见图3，图3是本申请提供的电流前馈量的一电流波形示意图。如图3所示，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值I2，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值I1，且第一电流前馈值I2大于第二电流前馈值I1，因此第一电流前馈值I2可以理解为高电流值，第二电流前馈值I1可以理解为低电流值。也就是说，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为高电流值，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为低电流值。

在一些可行的实施方式中，由于在脉冲信息为高电平时电压前馈量V_ff为低电压值且电流前馈量I_ff为高电流值，而在脉冲信息为低电平时电压前馈量V_ff为高电压值且电流前馈量I_ff为低电流值，且控制电路20还可对电压前馈量V_ff的切换速度进行限制，因此可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路20不稳定的情况，进一步提升了控制电路20的控制稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在得到电压前馈量V_ff和电流前馈量I_ff之后，上述控制电路20可基于上述电压前馈量V_ff、电压参考值V_REF以及采样输出电压值Vo得到电源电路10的电流参考值I_REF。由于电压前馈量V_ff是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值Vo为实时采样的输出电压值，因此，控制电路20可基于电压参考值V_REF、自适应调节的电压前馈量V_ff、以及实时采样的采样输出电压值Vo来实时调节电流参考值I_REF的大小，从而保证了电流参考值I_REF的实时性和准确性。

在得到电流参考值I_REF之后，上述控制电路20还可基于电流参考值I_REF、电流前馈量I_ff以及采样输出电流值Io得到电源电路10的调制波M，并基于调制波M生成开关器件K的驱动信号S以控制开关器件K动作。由于电流前馈量I_ff是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电流值Io为实时采样的输出电流值，因此，控制电路20可基于电流参考值I_REF、自适应调节的电流前馈量I_ff、以及实时采样的采样输出电流值Io来实时调节调制波M，并基于实时调节的调制波M得到更加精准且实时变化的驱动信号S，从而可基于该驱动信号S对电源电路10的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路20的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路20的控制稳定性，适用性强。请一并参见图4，图4是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图4所示，上述图2所示的控制电路20中包括电压前馈电路201、电流前馈电路202、电压控制电路203、电流控制电路204、调制电路205以及采样电路206。其中，电压前馈电路201的输出端可连接电压控制电路203的输入端(如第一输入端)，电压控制电路203的输出端可连接电流控制电路204的第一输入端，电流前馈电路202的输出端可连接电流控制电路204的第二输入端，电流控制电路204的输出端可连接调制电路205，所述采样电路206的输入端连接所述电源电路10，所述采样电路206的输出端连接所述电压控制电路203的第二输入端和所述电流控制电路204的第三输入端。其中，电压控制电路203和电流控制电路204可构成开关电源1中的电压外环和电流内环的双环控制结构，且电压控制电路203(即电压外环)的控制目标是维持电源电路10的输出电压的恒定，电流控制电路204(即电流内环)的控制目标是控制电源电路10的输出电流以提升稳定性。

在一些可行的实施方式中，如图4所示，电压前馈电路201中包括第三减法器2011，该第三减法器2011的输出端可耦合(如直接连接或者间接连接)电压前馈电路201的输出端。在第三减法器2011的输出端直接连接电压前馈电路201的输出端的情况下，第三减法器2011的输出端可作为电压前馈电路201的输出端。其中，第三减法器2011的正输入端可接入预设电压值V_HI(也可称为预设高电压值)，第三减法器2011的负输入端可接入上述负载的脉冲信息。这里的预设电压值V_HI可以为固定电压值，且该预设电压值V_HI可以为第三减法器2011配置的参数或者用户设置的参数，具体可根据是基于应用场景确定，在此不作限制。

在一些可行的实施方式中，在上述脉冲信息中包括高电平对应的第一电压幅值和低电平对应的第二电压幅值的情况下，上述第三减法器2011可基于预设电压值V_HI和第一电压幅值得到第一电压前馈值以作为电源电路10的电压前馈量V_ff，或者基于预设电压值V_HI和第二电压幅值得到第二电压前馈值以作为电压前馈量V_ff，并向电压控制电路203输出该电压前馈量V_ff，其中，预设电压值V_HI大于或者等于第二电压前馈值。由于上述第一电压前馈值为预设电压值V_HI减去第一电压幅值后得到的值，第二电压前馈值为预设电压值V_HI减去第二电压幅值后得到的值，且第一电压幅值(即高电压幅值)大于第二电压幅值(即低电压幅值)，因此，在预设电压值V_HI不变的情况下，上述第一电压前馈值为低电压值且上述第二电压前馈值为高电压值。

在一些可行的实施方式中，第三减法器2011(或者电压前馈电路201)的电压前馈控制模式为高低电位模式，该高低电位模式可以理解为：在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时，第三减法器2011基于预设电压值V_HI和第一电压幅值得到第一电压前馈值(即低电压值)以作为电压前馈量V_ff；反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时，第三减法器2011基于预设电压值V_HI和第二电压幅值得到第二电压前馈值(即高电压值)以作为电压前馈量V_ff。其中，在脉冲信息位于低负载时第二电压幅值可以为0或者其他值，以第二电压幅值为0为例进行说明，第二电压前馈值等于预设电压值V_HI减去0(即电压前馈量V_ff等于预设电压值V_HI)。

由此可见，上述第三减法器2011(或者电压前馈电路201)可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量V_ff(即直流电压工作点)，也就是说，电压前馈量V_ff会随着脉冲信息反向变化，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量V_ff的自适应调节，进而使得电压前馈量V_ff满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强；另外，第三减法器2011(或者电压前馈电路201)还可对电压前馈量V_ff的切换速度进行限制，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路20不稳定的情况，进一步提升了控制电路20的控制稳定性，适用性更强。上述电流前馈电路202的具体结构可参见图5，图5是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图5所示，上述图4所示的电流前馈电路202中包括前馈功率计算器2021和除法器2022，其中，前馈功率计算器2021的输入端可接入负载的脉冲信息，前馈功率计算器2021的输出端可连接除法器2022的输入端(如第一输入端)，除法器2022的第二输入端可接入电源电路10的电压参考值V_REF，且除法器2022的输出端可作为电流前馈器202的输出端。在获得负载的脉冲信息之后，上述前馈功率计算器2021可基于该脉冲信息得到负载的功率前馈值P_ff，并向除法器2022输出负载的功率前馈值P_ff，从而可基于不同的脉冲信息来实时调节负载的功率前馈值P_ff，进而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff。本申请可以将电流前馈电路202中用于生成负载的功率前馈值P_ff的一个或者多个功能电路统称为前馈功率计算器2021。

进一步地，上述除法器2022可基于功率前馈值P_ff和电压参考值V_REF得到电源电路10的电流前馈量I_ff，并向上述电流控制电路204输出电流前馈量I_ff，从而可基于电压参考值V_REF和更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff对电流前馈量I_ff进行自适应调节，进而使得电流前馈量I_ff满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强。其中，上述电流前馈量I_ff为第一电流前馈值或者第二电流前馈值，即在上述负载的脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值(即高电流值)，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值(即低电流值)。综上所述，上述前馈功率计算器2021和除法器2022可协同工作以根据负载的脉冲信息来正向调节电流前馈量I_ff(即直流电流工作点)，也就是说，电流前馈量I_ff会随着脉冲信息正向变化，进而使得电流前馈量I_ff满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在生成负载的功率前馈值P_ff的过程中，上述负载的脉冲信息中包括负载功率，上述前馈功率计算器2021可基于负载的脉冲信息得到负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值；进一步地，上述前馈功率计算器2021还可基于脉冲频率得到负载的功率前馈系数，并基于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数得到负载的功率前馈值P_ff(即一种功率前馈信号)。其中，功率前馈系数可表示根据脉冲频率来自适应调节功率前馈值P_ff(即前馈功率)的波动大小的参数。由于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，前馈功率计算器2021可基于实时变化的负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数来实时调节功率前馈值P_ff，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，由于负载的功率前馈系数是由脉冲频率确定的，因此在脉冲频率不同时负载的功率前馈系数也会不同，这时功率前馈系数与脉冲频率之间的对应关系的波形请参见图6，图6是本申请提供的功率前馈系数与脉冲频率之间的对应关系的波形示意图。如图6所示，上述前馈功率计算器2021可在脉冲频率f小于第一预设频率f_LO(即脉冲频率f处于低频区域)时得到负载的功率前馈系数K_ff为1(即K_ff＝1)，或者在脉冲频率f大于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于高频区域)时得到负载的功率前馈系数K_ff为0(即K_ff＝0)，从而基于不同的脉冲频率来实时调节功率前馈系数，运用灵活性更强。其中，第一预设频率f_LO小于第二预设频率f_HI，第一预设频率f_LO和第二预设频率f_HI可以为前馈功率计算器2021配置的频率或者用户定义的特征频率，第一预设频率f_LO为低频且第二预设频率f_HI为高频。

在一些可行的实施方式中，在脉冲频率f大于或者等于第一预设频率f_LO且小于或者等于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于中频区域)时，上述前馈功率计算器2021可根据下述公式(1)确定负载的功率前馈系数K_ff:

从上述公式(1)可以得到，在脉冲频率f不同时功率前馈系数K_ff也会不断被调节，运用灵活性更强。综上所述，在脉冲频率f逐渐增大时，负载的功率前馈系数K_ff会从1逐渐减小至0，也就是说，上述负载的功率前馈系数K_ff会随着脉冲频率f的增大而减小。需要说明的是，功率前馈系数K_ff与脉冲频率f之间的对应关系的波形可包括但不限于如图6所示的波形，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

进一步地，在得到负载的功率前馈系数K_ff之后，上述前馈功率计算器2021可通过下述公式(2)确定负载的功率前馈值P_ff：

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A， (2)

其中，P可表示负载功率，D可表示脉冲占空比，A可表示功率幅值，K_ff可表示功率前馈系数。从上述公式(2)可以得到，在功率前馈系数K_ff等于1时功率前馈值P_ff等于负载功率P(即负载的实时功率或者实际功率)，而在功率前馈系数K_ff等于0时功率前馈值P_ff等于脉冲占空比D与功率幅值A的乘积(即负载的平均功率，可表示为D*A)。由于上述脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，前馈功率计算器2021可基于实时变化的脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff来实时调节功率前馈值P_ff，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff，且运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在基于上述公式(2)得到负载的功率前馈值P_ff之后，上述除法器2022可使得功率前馈值P_ff除以电压参考值V_REF，从而得到电源电路10的电流前馈量I_ff，其中，电流前馈量I_ff可以为第一电流前馈值或者第二电流前馈值。例如，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值。在负载的功率幅值A相同且脉冲频率f不同的情况下，电流前馈量I_ff的电流波形可参见图7，图7是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图。在脉冲频率f小于第一预设频率f_LO(即脉冲频率f处于低频区域)时，电流前馈量I_ff的电流波形如图7中的7a所示，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值I21，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值I11(且I11＝0)。

在一些可行的实施方式中，在脉冲频率f大于或者等于第一预设频率f_LO且小于或者等于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于中频区域)时，电流前馈量I_ff的电流波形如图7中的7b所示，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值I22，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值I12。在脉冲频率f大于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于高频区域)时，电流前馈量I_ff的电流波形如图7中的7c所示，在脉冲信息为高电平时电流前馈量I_ff为第一电流前馈值I23，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量I_ff为第二电流前馈值I13，且I23＝I13＝I_P，其中I_P是指负载的平均功率(即D*A)对应的电流值。也就是说，在脉冲频率f处于高频区域时电流前馈量I_ff恒定为I_P，可选的，在脉冲频率f处于高频区域时电流前馈量I_ff也可以在一定电流范围内，且该电流范围可由平均功率对应的电流值I_P和电流偏差值决定。

从上述图7中的7a、7b和7c所示的电流波形图中可以得到，在负载的脉冲频率f越来越大时电流前馈量I_ff的波动会越来越小，且电流前馈量I_ff会不断接近平均功率对应的电流值I_P直至电流前馈量I_ff等于平均功率对应的电流值I_P，进一步提升了控制电路20的稳定性；另外，在负载的脉冲频率f处于不同的频率区域(如上述低频区域、中频区域和高频区域)时电流前馈量I_ff也会被不断调节，从而满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述第一电流前馈值与第二电流前馈值之间的差值可以理解为电流前馈量的变化量，且电流前馈量的变化量会随着脉冲频率f的增大而减小。在上述负载的脉冲信息包括高电平(即高负载)对应的负载功率P1、以及低电平(即低负载)对应的负载功率P2的情况下，上述电流前馈量的变化量与脉冲频率f之间的对应关系的波形请参见图8，图8是本申请提供的电流前馈量的变化量与脉冲频率之间的对应关系的波形示意图。如图8所示，在脉冲频率f小于第一预设频率f_LO(即脉冲频率f处于低频区域)时，电流前馈控制是直接功率前馈控制，即电流前馈量的变化量ΔI_ff等于负载功率P1对应的电流值与负载功率P2对应的电流值之间的电流差值I3。

可以理解，在脉冲频率f处于低频区域时负载可以理解为低频脉冲负载，控制电路20可控制电源电路10的输出电流以跟踪低频负载的功率变化(即功率波动)，且在控制输出电流的动态过程中由电源电路10中的输出电容承担少量功率波动，从而可减小电流前馈量I_ff的波动(可由电流前馈量的变化量ΔI_ff决定)，进一步提升了控制电路20对负载的动态响应速度，适用性更强。其中，负载功率P1对应的电流值可以为负载功率P1除以电压参考值V_REF后得到的值，负载功率P2对应的电流值可以为负载功率P2除以电压参考值V_REF后得到的值，上述电流差值I3可以理解为上述负载功率P(即负载的实时功率)对应的电流值。

在一些可行的实施方式中，如图8所示，在脉冲频率f大于或者等于第一预设频率f_LO且小于或者等于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于中频区域)时，电流前馈控制是降幅功率前馈控制，即电流前馈量的变化量ΔI_ff小于负载功率P1对应的电流值与负载功率P2对应的电流值之间的电流差值I3。可以理解，控制电路20可控制电源电路10的输出电流以跟踪负载的部分功率变化(即功率波动)并保证平均功率，并由电源电路10中的输出电容来承担负载的部分功率波动，减小了电流前馈量I_ff的波动(可由电流前馈量的变化量ΔI_ff决定)，从而提升了控制电路20的稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，如图8所示，在脉冲频率f大于第二预设频率f_HI(即脉冲频率f处于高频区域)时，电流前馈控制是平均功率前馈控制，即电流前馈量的变化量ΔI_ff等于0(可表示为ΔI_ff＝0，即第一电流前馈值I2等于第二电流前馈值I1)。可以理解，在脉冲频率f处于高频区域时负载可以理解为高频脉冲负载，控制电路20可控制电源电路10的输出电流来保证高频负载的平均功率(即D*A)，且由电源电路10中的输出电容来承担高频负载的功率波动，电流前馈量I_ff的波动更小，控制电路20的稳定性更高，适用性更强。由此可见，在负载的脉冲频率f逐渐增大时电流前馈量的变化量ΔI_ff会逐渐减小，也就是说，在负载的脉冲频率f较低时可增加电流前馈量I_ff的变化幅度(可由电流前馈量的变化量ΔI_ff决定)，从而提升了控制电路20对负载的动态响应速度；在负载的脉冲频率f较高时可降低电流前馈量I_ff的变化幅度，从而削弱电流前馈控制的作用以避免控制电路20的响应延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路20的控制稳定性，适用性强。

在一些可行的实施方式中，上述采样电路206可实时采集电源电路10的采样输出电压值Vo和采样输出电流值Io，向上述电压控制电路203输出该采样输出电压值Vo，并向上述电流控制电路204输出该采样输出电流值Io，从而保证了采样输出电压值Vo和采样输出电流值Io的实时性和准确性。本申请可以将控制电路20中用于检测电源电路10的采样输出电压值Vo和采样输出电流值Io的一个或者多个功能电路统称为采样电路206。具体地，上述采样电路206可将电源电路10的被检测输出电压值Vc转换为采样输出电压值Vo，并将电源电路10的被检测输出电流值I_L转换为采样输出电流值Io。

其中，被检测输出电压值Vc和被检测输出电流值I_L可以理解为电源电路10(也可称为功率系统，即强电系统)的电压和电流，采样输出电压值Vo和采样输出电流值Io可以理解为控制电路20(也可称为控制系统，即弱电系统)的电压和电流。也就是说，上述采样电路206可将电源电路10的电压(即被检测输出电压值Vc)和电流(即被检测输出电流值I_L)，转换为控制电路20的电压(即采样输出电压值Vo)和电流(即采样输出电流值Io)，实现了两个系统(即电源电路10和控制电路20)之间的电气隔离，从而减少了电源电路10和控制电路20之间的相互干扰，进而提高了采样输出电压值Vo和采样输出电流值Io的精准度，采样效率更高，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述采样电路206中包括电压采样电路和电流采样电路，其中，电压采样电路可包括但不限于电压采样电路(也可称为电压检测电路)、分压电阻采样电路或者电压霍尔传感器，电流采样电路可包括但不限于电流采样电路(也可称为电流检测电路)。上述电压采样电路可将电源电路10的被检测输出电压值Vc转换为采样输出电压值Vo，并向电压控制电路203输出该采样输出电压值Vo，电压采样效率更高。上述电流采样电路可将电源电路10的被检测输出电流值I_L转换为采样输出电流值Io，并向电流控制电路204输出该采样输出电流值Io，电流采样效率更高。

在一些可行的实施方式中，在得到电源电路10的电压前馈量V_ff和采样输出电压值Vo之后，上述电压控制电路203会生成电源电路10的电流参考值I_REF。其中，电压控制电路203的具体结构可参见图9，图9是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。如图9所示，上述图5所示的电压控制电路203中包括第一加法器2031、第一减法器2032和电压控制器2033，该电压控制器2033可以理解为控制电路20中电压外环对应的控制器，且该电压控制器2033可包括但不限于比例积分(proportional integral,PI)调节器以及其它类型的控制器。其中，第一加法器2031的第一输入端可接入电压前馈量V_ff，第一加法器2031的第二输入端可接入电源电路10的电压参考值V_REF，第一加法器2031的输出端可连接第一减法器2032的输入端(如正输入端)，第一减法器2032的负输入端可接入电源电路10的采样输出电压值Vo，第一减法器2032的输出端可连接电压控制器2033的输入端，该电压控制器2033的输出端可作为电压控制电路203的输出端。

在一些可行的实施方式中，在生成电源电路10的电流参考值I_REF的过程中，上述第一加法器2031可基于电压前馈量V_ff和电压参考值V_REF得到电源电路10的电压控制量V*，并向第一减法器2032输出电源电路10的电压控制量V*。其中，电压控制量V*可以为电压前馈量V_ff和电压参考值V_REF相加后得到的值，且该电压控制量V*可以理解为包含电压前馈信息(如电压前馈量V_ff)的电压控制指令。由于电压前馈量V_ff是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，第一加法器2031可基于电压参考值V_REF和自适应调节的电压前馈量V_ff来实时调节电压控制量V*的大小，从而得到更加精准且实时变化的电压控制量V*。

具体地，在电压前馈量V_ff为第一电压前馈值的情况下，上述第一加法器2031可基于电压参考值V_REF和第一电压前馈值得到电源电路10的电压控制量V*为第一电压控制值。其中，第一电压控制值为电压参考值V_REF和第一电压前馈值(即低电压值)相加后得到的值，这时电压控制量V*位于低电位。在电压前馈量V_ff为第二电压前馈值的情况下，上述第一加法器2031可基于电压参考值V_REF和第二电压前馈值得到电压控制量V*为第二电压控制值。其中，第二电压控制值为电压参考值V_REF和第二电压前馈值(即高电压值)相加后得到的值，这时电压控制量V*位于高电位。

在一些可行的实施方式中，由于电压控制量V*由电压前馈量V_ff和电压参考值V_REF决定，且电压前馈量V_ff由脉冲信息决定，因此在脉冲信息不同时电压控制量V*也会不同。这时，电压控制量V*随着脉冲信息变化的波形可参见图10，图10是电压控制量随着脉冲信息变化的波形示意图。如图10所示，在负载的脉冲信息为高电平时，电压控制量V*会从第二电压控制值V2*逐渐下降至第一电压控制值V1*，且电压控制量V*从第二电压控制值V2*下降至第一电压控制值V1*的变化速率可表示为变化速率1。反之，在负载的脉冲信息为低电平时，电压控制量V*会从第一电压控制值V1*逐渐上升至第二电压控制值V2*，且电压控制量V*从第一电压控制值V1*上升至第二电压控制值V2*的变化速率可表示为变化速率2。

在一些可行的实施方式中，上述变化速率1或者变化速率2可由第一电压控制值V1*、第二电压控制值V2*以及电压控制量V*的变化时间决定，例如，该变化速率可为第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的差值除以变化时间后得到的值。由于电源电路10的电压参考值V_REF为固定值，因此第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的电压控制值差值(可表示为V2*-V1*)等于第二电压前馈值与第一电压前馈值之间的差值；由于预设电压值V_HI为固定电压值，因此第二电压前馈值与第一电压前馈值之间的差值等于上述第一电压幅值与第二电压幅值之间的差值。

由此可见，上述电压控制值差值(即V2*-V1*)等于第一电压幅值与第二电压幅值(如0或者其他值)之间的电压幅值差值，在第二电压幅值为0为时电压幅值差值等于第一电压幅值，也就是说，上述电压控制值差值(即V2*-V1*)等于第一电压幅值(即负载的电压幅值)，因此上述电压控制值差值(即V2*-V1*)会随着负载的电压幅值的增大而增大，且上述电压控制值差值(即V2*-V1*)会随着负载的电压幅值的减小而减小。此时，上述电压控制值差值(即V2*-V1*)与负载的电压幅值之间的对应关系的波形可参见图11，图11是本申请提供的电压控制值差值与负载的电压幅值之间的对应关系的波形示意图。

在一些可行的实施方式中，如图11所示，在负载的电压幅值Vm小于电压幅值Vm1时，第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的电压控制值差值(即V2*-V1*)等于0，也就是说，第一电压控制值V1*等于第二电压控制值V2*，其中，电压幅值A1是指空载对应的电压幅值。在负载的电压幅值Vm大于或者等于电压幅值Vm1、且小于或者等于电压幅值Vm2时，第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的电压控制值差值(即V2*-V1*)与电压幅值Vm之间的线性关系如图10所示，上述电压控制值差值(即V2*-V1*)大于或者等于0，也就是说，第一电压控制值V1*大于或者等于第二电压控制值V2*，其中，电压幅值Vm2是指负载的额定功率对应的电压幅值。在负载的电压幅值Vm大于或者等于电压幅值Vm2时，第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的电压控制值差值(即V2*-V1*)为V3，且V3大于0，也就是说，第一电压控制值V1*大于第二电压控制值V2*，从而可得到第二电压前馈值大于第一电压前馈值。由此可见，在负载的电压幅值Vm逐渐增大时，第一电压控制值V1*与第二电压控制值V2*之间的电压控制值差值(即V2*-V1*)也会逐渐增大。

在一些可行的实施方式中，为了进一步提升控制电路20的稳定性，可对电压控制量V*在第一电压控制值V1*和第二电压控制值V2*之间变化的变化速率(即电压控制量V*在高电位和低电位之间变化的变化率，如上述变化速率1和变化速率2)进行限制，这时电压前馈电路201的具体结构可参见图12，图12是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。如图12所示，上述图9所示的电压前馈电路201还包括低通滤波器2012,上述第三减法器2011的输出端可连接低通滤波器2012的输入端，低通滤波器2012的输出端可作为电压前馈电路201的输出端以连接第一加法器2031的输入端。上述低通滤波器2012可控制电压控制量V*从第一电压控制值V1*上升至第二电压控制值V2*的变化速率(如上述变化速率2)在第一速率范围内，并控制电压控制量V*从第二电压控制值V2*下降至第一电压控制值V1*的变化速率(如上述变化速率1)在第二速率范围内，从而实现了对电压控制量V*的变化速率的限制，进而提升了控制电路20的控制稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述低通滤波器2012可通过设计其截止频率和阻尼比来调节电压控制量V*的变化速率1和变化速率2，将电压控制量V*的变化速率2限制在第一速率范围内，并将电压控制量V*的变化速率1限制在第二速率范围内，从而实现了对变化速率1和变化速率2的限值，进而提升了控制电路20的稳定性。其中，第一速率范围和第二速率范围可以为用户设置的速率范围或者由第一加法器2031配置的速率范围，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。可选的，上述电源电路10还可包括母线电容(图中未示出)，且母线电容与负载并联，该母线电容可以理解为电源电路10中的输出电容。上述第一速率范围和第二速率范围可由母线电容的电容值与电源电路10的额定电流值决定，例如，上述第一速率范围小于或者等于母线电容的电容值与电源电路10的额定电流值的乘积(可表示为第一速率范围≤母线电容的电容值*电源电路10的额定电流值)，上述第二速率范围大于或者等于乘积的相反数(可表示为第二速率范围≥-1*母线电容的电容值*电源电路10的额定电流值)。需要说明的是，第一速率范围和第二速率范围的具体确定方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

进一步地，在得到电压控制量V*之后，上述第一减法器2032可基于第一加法器2031输入的电压控制量V*和采样输出电压值Vo得到电源电路10的电压误差值，并向电压控制器2033输出电源电路10的电压误差值，其中，该电压误差值可以为电压控制量V*减去采样输出电压值Vo后得到的值(可表示为V*-Vo)。这时，上述电压控制器2033可基于第一减法器2032输入的电压误差值得到电源电路10的电流参考值I_REF，并向电流控制电路204输出电源电路10的电流参考值I_REF。由于采样输出电压值Vo为实时采样的输出电压值，因此，第一减法器2032可基于更加精准且实时变化的电压控制量V*以及实时采样的采样输出电压值Vo来实时调节电压误差值的大小，进而电压控制器2033可基于该电压误差值得到更加精准且实时变化的电流参考值I_REF，从而保证了电流参考值I_REF的实时性和准确性。

在一些可行的实施方式中，在电压控制器2033为PI调节器的情况下，上述电压控制器2033可通过下述公式(3)确定电源电路10的电流参考值I_REF：

其中，K_VP可表示上述电压控制器2033的比例系数，K_VI可表示上述电压控制器2033的积分参数，s表示复数s域(即复变量)，且s为分母可用于表示积分运算，上述比例系数K_VP和积分参数K_VI为上述电压控制器2033的预设控制参数。

在一些可行的实施方式中，在得到电源电路10的电流前馈量I_ff和采样输出电流值Io之后，上述电流控制电路204会生成电源电路10的调制波M。其中，电流控制电路204的具体结构可参见图13，图13是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。如图13所示，上述图10所示的电流控制电路204中包括第二加法器2041、第二减法器2042和电流控制器2043，该电流控制器2043可以理解为控制电路20中电流内环对应的控制器，且该电流控制器2043可包括但不限于比例积分(proportional integral,PI)调节器以及其它类型的控制器。其中，第二加法器2041的第一输入端可作为电流控制电路204的第一输入端以接入电流参考值I_REF，第二加法器2041的第二输入端可作为电流控制电路204的第二输入端以接入电流前馈量I_ff,第二加法器2041的输出端可连接第二减法器2042的输入端，第二减法器2042的输出端可连接电流控制器2043的输入端，电流控制器2043的输出端可作为电流控制电路204的输出端。

在一些可行的实施方式中，在生成电源电路10的调制波M的过程中，上述第二加法器2041可基于电源电路10的电流前馈量I_ff和电流参考值I_REF得到电源电路10的电流控制量I*，并向第二减法器2042输出电源电路10的电流控制量I*。其中，电流控制量I*可以为电流前馈量I_ff和电流参考值I_REF相加后得到的值，且电流控制量I*可以理解为包含电流前馈信息(如电流前馈量I_ff)的电流控制指令。由于电流前馈量I_ff是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，第二加法器2041可基于I_REF电流参考值和自适应调节的电流前馈量I_ff来实时调节电流控制量I*的大小，从而得到更加精准且实时变化的电流控制量I*。

在得到电流控制量I*之后，上述第二减法器2042可基于电流控制量I*和采样输出电流值Io得到电源电路10的电流误差值，并向电流控制器2043输出电源电路10的电流误差值。其中，该电流误差值可以为电流控制量I*减去采样输出电流值Io后得到的值(可表示为I*-Io)。这时，上述电流控制器2043可基于电流误差值生成电源电路10的调制波M，并向调制电路205输出电源电路10的调制波M。由于采样输出电流值Io为实时采样的输出电流值，因此，第二减法器2042可基于更加精准且实时变化的电流控制量I*以及实时采样的采样输出电流值Io来实时调节电流误差值的大小，进而电流控制器2043可基于实时调节的电流误差值得到更加精准且实时变化的调制波M，从而保证了调制波M的实时性和准确性。

在一些可行的实施方式中，在电流控制器2043为PI调节器的情况下，上述电流控制器2043可通过下述公式(4)生成电源电路10的调制波M：

其中，K_IP可表示电流控制器2043的比例系数，K_II可表示电流控制器2043的积分参数，s表示复数s域(即复变量)，且s为分母可用于表示积分运算，比例系数K_VP和积分参数K_VI为电流控制器2043的预设控制参数。

在一些可行的实施方式中，在得到调制波M之后，上述调制电路205可基于电流控制电路204输入的调制波M生成开关器件K的驱动信号S以控制开关器件K动作，从而可满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强。具体地，上述调制电路205可通过不同的调制方式对电流控制电路204输入的调制波和载波进行比较，从而生成开关器件K的驱动信号S，其中，不同的调制方式可包括但不限于：脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)方式、脉冲幅度调制(pulse amplitude modulation，PAM)方式或者脉冲频率调制(pulsefrequency modulation，PFM)方式，且驱动信号S的具体调制方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。下面将以调制波M的调制方式为脉冲宽度调制方式为例进行说明，上述调制电路205的具体结构可参见图14，图14是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图14所示，上述图13所示的调制电路205中包括比较器2051，该比较器2051的输入端可作为调制电路205的输入端。其中，上述比较器2051可对调制波M和载波进行比较，在调制波M大于载波的时间内得到开关器件K的驱动信号S为高电平，在调制波M小于载波的时间内得到开关器件K的驱动信号S为低电平，并基于该驱动信号S来控制开关器件K动作以使得电源电路10输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路10所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。其中，在脉冲宽度调制(即PWM调制)方式下，驱动信号S的脉冲频率与载波的频率相同，且驱动信号S的脉冲占空比由调制波M和载波比较决定。为方便描述，下面将以电源电路10为buck电路(即开关电源1为buck型直流电源)为例进行说明，电源电路10的具体结构可参见图15，图15是本申请提供的开关电源的另一结构示意图。

在一些可行的实施方式中，如图15所示，上述图14所示的电源电路10还包括二极管D、电感L以及母线电容C，二极管D的负极通过电感L连接母线电容C的一端，且二极管D的负极通过开关器件K连接直流源DC的正极，二极管D的正极连接直流源DC的负极和母线电容C的另一端，且母线电容C的两端并联有负载。其中，母线电容C可以理解为电源电路10中的输出电容；负载可以为呈现脉冲特性且频率范围宽的脉冲负载，例如，负载的频率范围可以为几Hz至几百kHz范围。在对负载供电的过程中，电压前馈电路201中的第三减法器2011和低通滤波器2012可协同工作，以基于负载的脉冲信息向电压控制电路203输出电源电路10的电压前馈量V_ff。电流前馈电路202中的前馈功率计算器2021和除法器2022可协同工作，以基于负载的脉冲信息向电流控制电路204输出电源电路10的电流前馈量I_ff。

进一步地，上述采样电路206可基于电源电路10的被检测输出电压值Vc向电压控制电路203输出采样输出电压值Vo，并基于电源电路10的被检测输出电流值I_L向电流采样电路204输出采样输出电流值Io，其中，被检测输出电压值Vc是指母线电容C两端的电压，被检测输出电流值I_L是指流经电感L的电流。在得到电源电路10的电压前馈量V_ff和采样输出电压值Vo之后，电压控制电路203中的第一加法器2031、第一减法器2032和电压控制器2033可协同工作，以基于电压前馈量V_ff、采样输出电压值Vo和电压参考值V_REF向电流采样电路204输出电源电路10的电流参考值I_REF。进一步地，电流控制电路204中的第二加法器2041、第二减法器2042和电路控制器2043可协同工作，以基于电流前馈量I_ff、电流参考值I_REF和采样输出电流值Io向调制电路205输出电源电路10的调制波M。这时，调制电路205中的比较器2051可对调制波M和载波进行比较以生成开关器件K的驱动信号S，并基于驱动信号S控制开关器件K动作，使得电源电路10输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路10所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在上述图15所示的开关电源1对负载供电的过程中，电源电路10的输出电压对应的电压波形可参见图16，图16是本申请提供的电源电路的输出电压波形示意图。如图16所示，在上述控制电路20中不设置电压前馈电路201的情况下，控制电路20会将电源电路10的输出电压V控制在一固定值(如电压值V1)，这时输出电压V对应的电压波形如图16中的电压波形①所示，可以看出输出电压V不会随着负载的脉冲信息中的负载功率P而变化，控制电路20的响应速度慢，无法满足对负载的稳压供电需求，适用性差。

在上述控制电路20中设置有电压前馈电路201的情况下，控制电路20在负载功率P大于0(可表示为P>0，即脉冲信息为高电平)时，将电源电路10的输出电压V控制到第一电压前馈值(即低电压值，如电压值V1)，而在负载功率P等于0(可表示为P＝0，即脉冲信息为低电平)时将电源电路10的输出电压V控制到第二电压前馈值(即高电压值，如电压值V2)，这时输出电压V对应的电压波形如图16中的电压波形②所示。由此可见，该控制电路20可结合脉冲信息(如负载功率P)对电源电路10的输出电压V进行电压前馈控制，可在一定程度上补偿负载在高低状态(如高电平或者低电平)之间切换所需的能量，从而提升了控制电路20对负载的动态响应速度和控制稳定性，满足了控制电路20对负载的稳压供电需求，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在上述图15所示的开关电源1对负载供电的过程中，上述电源电路10的输入功率(即直流源DC的输出功率)对应的功率波形可参见图17，图17是本申请提供的电源电路的输入功率波形示意图。在控制电路20的控制参数和系统参数均相同的情况下，在控制电路20中不设置电压前馈电路201和电流前馈电路202时，电源电路10的输入功率P_I对应的功率波形如图17中的功率波形①所示；而在控制电路20中设置有电压前馈电路201和电流前馈电路202时，电源电路10的输入功率P_I对应的功率波形如图17中的功率波形②所示。

对比功率波形①和功率波形②可以得到，在上述负载功率P从0(即P＝0)逐渐增大(即P>0)的过程中，功率波形②的输入功率P_I超调为功率波形①的输入功率P_I超调的51％或者其他值，功率波形②的输入功率P_I的上升时间为功率波形①的输入功率P_I的上升时间的81％或者其他值，而功率波形②的输入功率P_I的调节时间约为功率波形①的输入功率P_I的87％。由此可见，功率波形②的输入功率P_I超调、输入功率P_I的上升时间和调节时间均低于功率波形①的输入功率P_I超调、输入功率P_I的上升时间和调节时间，也就是说，在结合电压前馈电路201和电流前馈电路202对电源电路10的输出电压和输出电流进行前馈控制的情况下，可以提升了控制电路20响应的快速性和稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在上述图15所示的开关电源1对负载供电的过程中，在负载的脉冲频率f处于不同频率区域时电流前馈量I_ff对应的电流波形可参见图18，图18是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图。为方便描述，下面将以第一预设频率f_LO为1kHz且第二预设频率f_HI为5kHz为例进行说明，以下不再赘述。假设上述电流前馈量I_ff为控制电路20采集到的负载的电流，可将由负载的电流决定的电流前馈量I_ff表示为电流前馈量I_ff1，而上述由负载的脉冲信息决定的电流前馈量I_ff可表示为电流前馈量I_ff2(即上述电流前馈电路202所输出的电流前馈量)。在负载的脉冲频率f为500Hz(即脉冲频率f处于低频区域，由500Hz小于1kHz得到)时，电流前馈量I_ff1和电流前馈量I_ff2对应的电流波形如图18中的18a所示，电流前馈量I_ff1在1.0标幺值(per unit，可简称为p.u.)和0之间变化，电流前馈量I_ff2在1.0p.u.和0之间变化。其中，标幺值是电力系统分析和工程计算中常用的数值标记方法，且标幺值可表示各物理量及参数(如上述电流前馈量I_ff1和电流前馈量I_ff2)的相对值。

在一些可行的实施方式中，在负载的脉冲频率f为3kHz(即脉冲频率f处于中频区域，由3kHz大于1kHz且小于5kHz得到)时，电流前馈量I_ff1和电流前馈量I_ff2对应的电流波形如图18中的18b所示，电流前馈量I_ff1在1.0p.u.和0之间变化，电流前馈量I_ff2在0.2p.u.和0.7p.u.之间变化。对比图18中的18a和18b可以得到，电流前馈量I_ff1的波动值不变，而电流前馈量I_ff2的波动值(如上述电流前馈量的变化量)随着脉冲频率f的增大而减小。在负载的脉冲频率f为100kHz(即脉冲频率f处于高频区域，由100kHz大于5kHz得到)时，电流前馈量I_ff1和电流前馈量I_ff2对应的电流波形如图18中的18c所示，电流前馈量I_ff1仍然在1.0p.u.和0之间变化，电流前馈量I_ff2为0.4p.u.(即电流前馈量I_ff2恒定不变)。对比图18中的18b和18c可以得到，电流前馈量I_ff1的波动值不变，而电流前馈量I_ff2的波动值随着脉冲频率f的增大而继续减小直至接近于0(即电流前馈量I_ff几乎不产生波动)。

由此可见，电流前馈量I_ff1的波动值不会随着脉冲频率f的增大而改变，在脉冲频率f过高时还会导致控制电路20失稳(即稳定性失效)，因此将负载的电流作为电流前馈量I_ff1会导致控制电路20失稳。然而，上述电流前馈量I_ff2的波动值会随着脉冲频率f的增大而逐渐减小直至为0，从而使得电源电路10的输出电流(即流经电感L的电流)保持恒定，进而提升了控制电路20的控制稳定性，也就是说，结合脉冲信息对电源电路10的输出电流进行电流前馈控制，控制电路20的控制稳定性更高，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在负载的脉冲频率f为100kHz时，电流前馈量I_ff1和电流前馈量I_ff2对应的电流波形还可参见图19，图19是本申请提供的电流前馈量的另一电流波形示意图。上述电流前馈量I_ff1的电流波形如图19中的19a所示，在此电流波形中存在两个周期(即T1和T2)，其中，T1为负载的脉冲频率f对应的周期，T2是由于电流的采样控制的响应延迟与脉冲频率f非常接近甚至相等时所引入的谐波对应的周期，然而该谐波的存在会导致控制电路20失稳，也就是说，将所采样的负载的电流作为电流前馈量会产生谐波，从而导致控制电路20失稳。上述电流前馈量I_ff1对应的电流波形还可以为图19中的19b中的电流波形①，可以看到该电流波形①中引入了周期为T3的电流波动(如上述谐波)，导致了控制电路20失稳。上述电流前馈量I_ff2对应的电流波形为图19中的19b中的电流波形②，电流前馈量I_ff2几乎保持恒定(即电流前馈量I_ff2的波动值接近于0)，从而使得电源电路10的输出电流(即流经电感L的电流，可简称为电感电流)保持恒定，进而提升了控制电路20的控制稳定性，适用性更强。

在本申请提供的开关电源1中，控制电路20可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量V_ff并正向调节电流前馈量I_ff，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路20不稳定的情况，进而提升了控制电路20的控制稳定性。进一步地，控制电路20可基于电压前馈量V_ff和电流前馈量I_ff以及其他参数(如上述采样输出电压值Vo、电压参考值V_REF和采样输出电流值Io)生成开关器件K的驱动信号S，从而可基于该驱动信号S对电源电路10的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路20的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进一步提升了控制电路20的控制稳定性，适用性强。

请参见图20，图20是本申请提供的开关电源的控制方法的流程示意图。该方法适用于开关电源(如上述图2至图19所示的开关电源1)中的控制电路，该开关电源还包括电源电路，其中电源电路的输入端可连接直流源，电源电路的输出端可连接负载(如脉冲负载或者其它类型的负载)，且该电源电路中包括开关器件。如图20所示，该方法包括以下步骤S101至步骤S103：

步骤S101，获取负载的脉冲信息。

在一些可行的实施方式中，在负载为脉冲负载的情况下，上述控制电路可获得负载的脉冲信息，例如，控制电路可与上级控制系统建立有线通信或者无线通信以从上级控制系统该脉冲信息，或者控制电路还可通过其他方式获得脉冲信息，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

步骤S102，基于脉冲信息得到电源电路的电压前馈量，并基于脉冲信息得到电源电路的电流前馈量。

在一些可行的实施方式中，在负载的脉冲信息中包括高电平对应的第一电压幅值的情况下，上述控制电路可基于预设电压值和第一电压幅值得到第一电压前馈值，并将第一电压前馈值确定为电源电路的电压前馈量。其中，上述预设电压值大于第一电压前馈值，上述第一电压前馈值可以为预设电压值减去第一电压幅值后得到的值。这里的预设电压值可以为固定电压值，且该预设电压值可以为控制电路配置的参数或者用户设置的参数，具体可根据是基于应用场景确定，在此不作限制。由于第一电压前馈值为预设电压值减去第一电压幅值后得到的值，且第一电压幅值为高电压幅值，因此可以得到第一电压前馈值为低电压值。由此可见，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，进而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在上述脉冲信息还包括低电平对应的第二电压幅值的情况下，上述控制电路可基于预设电压值和第二电压幅值得到第二电压前馈值，并将第二电压前馈值确定为电源电路的电压前馈量。这里的电源电路的电压前馈量可用于对电源电路的输出电压进行电压前馈控制。其中，上述预设电压值(也可称为预设高电压值)大于或者等于第二电压前馈值，且第二电压前馈值大于第一电压前馈值。由于第二电压前馈值为预设电压值减去第二电压幅值后得到的值，且第二电压幅值为低电压幅值，因此可以得到第二电压前馈值为高电压值，也就是说，在预设电压值不变的情况下，上述第一电压前馈值为低电压值且第二电压前馈值为高电压值。由此可见，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，也就是说，电压前馈量会随着脉冲信息反向变化，从而可将负载的脉冲信息引入电压前馈控制以实现电压前馈量的自适应调节，进而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，由于上述第一电压幅值(即高电压幅值)大于第二电压幅值(即低电压幅值)，因此，在上述预设电压值不变的情况下，第一电压前馈值为低电压值且第二电压前馈值为高电压值。也就是说，在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时电压前馈量为低电压值，反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时电压前馈量为高电压值。由此可见，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，从而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强；另外，上述控制电路还可对电压前馈量的切换速度进行限制，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路不稳定的情况，进一步提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

由此可见，上述控制电路的电压前馈控制模式为高低电位模式，该高低电位模式可以理解为：在脉冲信息为高电平(即脉冲信息位于高负载)时，电压前馈量为第一电压前馈值(即低电压值)；反之，在脉冲信息为低电平(即脉冲信息位于低负载)时，电压前馈量为第二电压前馈值(即高电压值)。其中，在脉冲信息位于低负载时第二电压幅值可以为0或者其他值，以第二电压幅值为0为例进行说明，第二电压前馈值等于预设电压值减去0，也就是说，电压前馈量等于上述预设电压值。简而言之，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量(即直流电压工作点)，也就是说，电压前馈量会随着脉冲信息反向变化，从而使得电压前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述控制电路当脉冲信息为高电平时得到电源电路的电流前馈量为第一电流前馈值，或者，当脉冲信息为低电平时得到电源电路的电流前馈量为第二电流前馈值。这里的第一电流前馈值和第二电流前馈值可以为控制电路配置的参数或者通过其他方式得到的参数，在此不作限制。由于上述第一电流前馈值大于或者等于第二电流前馈值，因此第一电流前馈值可以理解为高电压值，第二电流前馈值可以理解为低电流值。也就是说，在负载的脉冲信息为高电平时电流前馈量为高电流值，反之，在负载的脉冲信息为低电平时电流前馈量为低电流值。这里的电源电路的电流前馈量可用于对电源电路的输出电流进行电流前馈控制。

由此可见，上述控制电路可以根据负载的脉冲信息来正向调节电源电路的电流前馈量，从而可将负载的脉冲信息引入电流前馈控制以实现电流前馈量的自适应调节，进而使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。由于在脉冲信息为高电平时电压前馈量为低电压值且电流前馈量为高电流值，而在脉冲信息为低电平时电压前馈量为高电压值且电流前馈量为低电流值，并且控制电路还可对电压前馈量的切换速度进行限制，因此可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路不稳定的情况，进一步提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述控制电路还可基于脉冲信息得到负载的功率前馈值，并基于功率前馈值和电源电路的电压参考值得到电源电路的电流前馈量，从而可基于不同的脉冲信息来实时调节负载的功率前馈值以得到更加精准且实时变化的功率前馈值，进而可基于电压参考值和更加精准且实时变化的功率前馈值对电流前馈量进行自适应调节，使得电流前馈量满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。其中，上述电流前馈量可以为上述第一电流前馈值或者第二电流前馈值，即在脉冲信息为高电平时电流前馈量为第一电流前馈值(即高电流值)，反之，在脉冲信息为低电平时电流前馈量为第二电流前馈值(即低电流值)。

具体地，在生成负载的功率前馈值的过程中，上述负载的脉冲信息中包括负载功率，上述控制电路可基于负载的脉冲信息得到负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值。进一步地，上述控制电路还可基于脉冲频率得到负载的功率前馈系数，并基于上述负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数得到负载的功率前馈值。其中，上述功率前馈系数可表示根据脉冲频率来自适应调节功率前馈值(即前馈功率)波动大小的参数。由于负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，控制电路可基于实时变化的负载功率、脉冲占空比、功率幅值以及功率前馈系数来实时调节功率前馈值，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值，且运用灵活性更强，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在得到负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值之后，上述控制电路当脉冲频率小于第一预设频率(即脉冲频率处于低频区域)时得到负载的功率前馈系数为1，或者当脉冲频率大于第二预设频率(即脉冲频率处于高频区域)时得到负载的功率前馈系数为0，从而基于不同的脉冲频率来实时调节功率前馈系数，运用灵活性更强。其中，第一预设频率小于第二预设频率，第一预设频率和第二预设频率可以为控制电路配置的频率或者用户定义的特征频率，且第一预设频率为低频，第二预设频率为高频。在上述负载的脉冲频率大于或者等于第一预设频率且小于或者等于第二预设频率(即脉冲频率处于中频区域)时，上述控制电路还可通过下述公式(1)确定负载的功率前馈系数K_ff:

其中，f可表示负载的脉冲频率，f_LO可表示第一预设频率，f_HI可表示第二预设频率，在脉冲频率f逐渐增大时，负载的功率前馈系数K_ff会从1逐渐减小至0。由于负载的功率前馈系数是由脉冲频率确定的，因此负载的功率前馈系数会随着脉冲频率的不同而不断被调节，从而使得功率前馈系数满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强，适用性更强。

进一步地，在基于上述公式(1)得到负载的功率前馈系数K_ff之后，上述控制电路可通过下述公式(2)确定负载的功率前馈值P_ff：

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A， (2)

其中，P可表示负载功率，D可表示脉冲占空比，A可表示功率幅值，K_ff可表示功率前馈系数。从上述公式(2)可以得到，在功率前馈系数K_ff等于1时功率前馈值P_ff等于负载功率P(即负载的实时功率或者实际功率)，而在功率前馈系数K_ff等于0时功率前馈值P_ff等于脉冲占空比D与功率幅值A的乘积(即负载的平均功率，可表示为D*A)。由于上述脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff均为随着脉冲信息改变而实时变化的参数，因此，可基于实时变化的脉冲占空比D、功率幅值A、负载功率P和功率前馈系数K_ff来实时调节功率前馈值P_ff，从而得到更加精准且实时变化的功率前馈值P_ff，适用性更强。在基于上述公式(2)得到负载的功率前馈值之后，上述控制电路可将功率前馈值除以电压参考值后得到的值确定为电源电路的电流前馈量。

步骤S103，基于电压前馈量、电流前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及电源电路的采样输出电流值生成开关器件的驱动信号。

在一些可行的实施方式中，上述控制电路可实时采集电源电路的采样输出电压值和采样输出电流值，具体地，上述控制电路可将电源电路的被检测输出电压值转换为采样输出电压值，并将电源电路的被检测输出电流值转换为采样输出电流值，其中，被检测输出电压值是指电源电路中的母线电容两端的电压值，被检测输出电流值是指流经电源电路中的电感的电流值。其中，被检测输出电压值和被检测输出电流值可以理解为电源电路(也可称为功率系统，即强电系统)的电压和电流，采样输出电压值和采样输出电流值可以理解为控制电路(也可称为控制系统，即弱电系统)的电压和电流。也就是说，上述控制电路可将电源电路的电压(即被检测输出电压值)和电流(即被检测输出电流值)，转换为控制电路的电压(即采样输出电压值)和电流(即采样输出电流值)，实现了两个系统(即电源电路和控制电路)之间的电气隔离，从而减少了电源电路和控制电路之间的相互干扰，进而提高了采样输出电压值和采样输出电流值的精准度，采样效率更高，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，上述控制电路可基于电源电路的电压前馈量、电源电路的采样输出电压值和电压参考值得到电源电路的电流参考值。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，控制电路可基于电压参考值、自适应调节的电压前馈量、以及实时采样的采样输出电压值来实时调节电流参考值的大小，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。

具体地，上述控制电路可基于电压前馈量和电源电路的电压参考值得到电源电路的电压控制量，其中，电源电路的电压控制量可以为电压前馈量和电源电路的电压参考值相加后得到的值，且该电压控制量可以理解为包含电压前馈信息(如电压前馈量)的电压控制指令。由于电压前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电压参考值和自适应调节的电压前馈量来实时调节电压控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电压控制量。

在电压前馈量为第一电压前馈值的情况下，上述控制电路可基于电压参考值和第一电压前馈值得到第一电压控制值以作为电源电路的电压控制量，其中，上述第一电压控制值为电压参考值和第一电压前馈值(即低电压值)相加后得到的值，这时电压控制量位于低电位。在电压前馈量为第二电压前馈值的情况下，上述控制电路可基于电压参考值和第二电压前馈值得到第二电压控制值以作为电源电路的电压控制量，其中，第二电压控制值为电压参考值和第二电压前馈值(即高电压值)相加后得到的值，这时电压控制量位于高电位。为了进一步提升控制电路的控制稳定性，可对电压控制量在第一电压控制值和第二电压控制值之间变化的变化速率(即电压控制量在高电位和低电位之间变化的变化率)进行限制。上述控制电路可控制电压控制量从第一电压控制值上升至第二电压控制值的变化速率在第一速率范围内，并控制电压控制量从第二电压控制值下降至第一电压控制值的变化速率在第二速率范围内，从而实现了对电压控制量的变化速率的限值，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

其中，第一速率范围和第二速率范围可以为用户设置的速率范围或者由控制电路配置的速率范围。可选的，上述电源电路还可包括母线电容，且母线电容与负载并联，该母线电容可以理解为电源电路中的输出电容。上述第一速率范围和第二速率范围还可由母线电容的电容值与电源电路的额定电流值决定，例如，上述第一速率范围小于或者等于母线电容的电容值与电源电路的额定电流值的乘积(可表示为第一速率范围≤母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)，上述第二速率范围大于或者等于乘积的相反数(可表示为第二速率范围≥-1*母线电容的电容值*电源电路的额定电流值)。需要说明的是，第一速率范围和第二速率范围的具体确定方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。

进一步地，在得到电源电路的电压控制量之后，上述控制电路可基于电源电路的电压控制量和电源电路的采样输出电压值得到电源电路的电压误差值，并基于上述电压误差值得到电源电路的电流参考值。由于采样输出电压值为实时采样的输出电压值，因此，可基于更加精准且实时变化的电压控制量以及实时采样的输出电压值来实时调节电压误差值的大小，进而基于实时调节的电压误差值得到更加精准且实时变化的电流参考值，从而保证了电流参考值的实时性和准确性。其中，电源电路的电压误差值可以为电压控制量减去电源电路的采样输出电压值后得到的值。具体地，上述控制电路可通过下述公式(3)确定电源电路的电流参考值I_REF：

其中，K_VP可表示控制电路中的电压控制器的比例系数，K_VI可表示控制电路中的电压控制器的积分参数，s表示复数s域(即复变量)，且s为分母可用于表示积分运算，V*可表示电压控制量，Vo可表示采样输出电压值，(V*-Vo)可表示电压误差值。

在一些可行的实施方式中，在基于上述公式(3)得到电源电路的电流参考值之后，上述控制电路还可基于电流参考值、电流前馈量以及电源电路的采样输出电流值生成电源电路的调制波，并基于调制波生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，且采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于电流参考值、自适应调节的电流前馈量、以及实时采样的采样输出电流值来实时调节调制波，从而基于实时调节的调制波得到更加精准且实时变化的驱动信号，从而基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路对负载的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景(即高频应用场景)下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。进一步地，基于驱动信号控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

在一些可行的实施方式中，在生成电源电路的调制波的过程中，上述控制电路可基于上述电流前馈量和电流参考值得到电源电路的电流控制量，其中，电流控制量可以为电流前馈量和电流参考值相加后得到的值，且电流控制量可以理解为包含电流前馈信息(如电流前馈量)的电流控制指令。由于电流前馈量是基于脉冲信息而自适应调节的前馈控制量，因此，可基于电流参考值和自适应调节的电流前馈量来实时调节电流控制量的大小，从而得到更加精准且实时变化的电流控制量。

在得到电流控制量之后，上述控制电路可基于电流控制量和采样输出电流值向电流控制器输出电源电路的电流误差值，并基于电流误差值生成电源电路的调制波。由于采样输出电流值为实时采样的输出电流值，因此，可基于更加精准且实时变化的电流控制量以及实时采样的输出电流值来实时调节电流误差值的大小，进而基于实时调节的电流误差值得到更加精准且实时变化的调制波，从而保证了调制波的实时性和准确性。其中，该电流误差值可以为电流控制量减去采样输出电流值后得到的值。具体地，上述控制电路可通过下述公式(4)确定电源电路的调制波M：

其中，K_IP可表示控制电路中的电流控制器的比例系数，K_II可表示控制电路中的电流控制器的积分参数，s表示复数s域(即复变量)，且s为分母可用于表示积分运算，I*可表示电流控制量，Io可表示采样输出电流值，(I*-Io)可表示电流误差值。

在一些可行的实施方式中，在基于上述公式(4)得到电源电路的调制波之后，上述控制电路可基于电源电路的调制波生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作，从而基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路对负载的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进而提升了控制电路的控制稳定性，适用性强。进一步地，基于驱动信号控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。这里的开关器件动作可以理解为开关器件导通或者开关器件断开，且开关器件的具体开关动作可由电源电路的实际电路拓扑决定，在此不作限制。

具体地，上述控制电路可通过不同的调制方式对电源电路的调制波和载波进行比较，从而生成开关器件的驱动信号以控制开关器件动作，从而可满足负载的不同工作需求，运用灵活性更强。其中，不同的调制方式可包括但不限于：脉冲宽度调制(可简称为PWM)方式、脉冲幅度调制(可简称为PAM)方式或者脉冲频率调制(可简称为PFM)方式，且驱动信号的具体调制方式可根据实际应用场景确定，在此不作限制。以调制波的调制方式为脉冲宽度调制方式为例进行说明，控制电路可对调制波和载波进行比较，在调制波大于载波的时间内得到开关器件的驱动信号为高电平，在调制波小于载波的时间内得到开关器件的驱动信号为低电平，并基于该驱动信号来控制开关器件动作以使得电源电路输出稳定的输出电压和输出电流，从而基于电源电路所输出的稳定的输出电压和输出电流对负载供电，进而提升了负载的供电稳定性，适用性更强。

具体实现中，本申请提供的开关电源的控制方法中控制电路所执行的更多操作可参见图2至图19所示的开关电源及其工作原理中控制电路所执行的实现方式，在此不再赘述。

在本申请提供的方法中，上述控制电路可根据负载的脉冲信息来反向调节电压前馈量并正向调节电流前馈量，从而可避免电压前馈控制和电流前馈控制出现冲突从而引起控制电路不稳定的情况，进而提升了控制电路的控制稳定性。进一步地，上述控制电路可基于电压前馈量和电流前馈量以及其他参数(如上述采样输出电压值、电压参考值和采样输出电流值)生成开关器件的驱动信号，从而可基于该驱动信号对电源电路的输出电压和输出电流进行前馈控制以提升控制电路的动态响应速度，且在负载的脉冲频率过高的应用场景下还可避免系统延迟对前馈控制稳定性的影响，进一步提升了控制电路的控制稳定性，适用性更强。

以上所述，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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源中包括电源电路和控制电路，所述电源电路的输入端连接直流源，所述电源电路的输出端连接负载，所述电源电路中包括开关器件；

所述控制电路用于获得所述负载的脉冲信息，并基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电压前馈量和电流前馈量；

所述控制电路还用于基于所述电压前馈量、所述电流前馈量、所述电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及所述电源电路的采样输出电流值生成所述开关器件的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路用于基于所述电压前馈量、所述电压参考值以及所述采样输出电压值得到所述电源电路的电流参考值；

所述控制电路还用于基于所述电流参考值、所述电流前馈量以及所述采样输出电流值生成所述电源电路的调制波，并基于所述调制波生成所述开关器件的驱动信号。

3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括电压控制电路，所述电压控制电路包括第一加法器、第一减法器和电压控制器，所述第一加法器的输出端连接所述第一减法器的输入端，所述第一减法器的输出端连接所述电压控制器的输入端；

所述第一加法器用于基于所述电压前馈量和所述电压参考值，向所述第一减法器输出所述电源电路的电压控制量；所述第一减法器用于基于所述电压控制量和所述采样输出电压值，向所述电压控制器输出所述电源电路的电压误差值；

所述电压控制器用于基于所述电压误差值得到所述电源电路的所述电流参考值。

4.根据权利要求2或3所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括电流控制电路，所述电流控制电路包括第二加法器、第二减法器和电流控制器，所述第二加法器的输出端连接所述第二减法器的输入端，所述第二减法器的输出端连接电流控制器的输入端；

所述第二加法器用于基于所述电流前馈量和所述电流参考值，向所述第二减法器输出所述电源电路的电流控制量；所述第二减法器用于基于所述电流控制量和所述采样输出电流值，向所述电流控制器输出所述电源电路的电流误差值；

所述电流控制器用于基于所述电流误差值生成所述电源电路的所述调制波。

5.根据权利要求2-4任一项所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路用于在所述脉冲信息为高电平时得到所述电压前馈量为第一电压前馈值，或者在所述脉冲信息为低电平时得到所述电压前馈量为第二电压前馈值；其中，所述第一电压前馈值小于所述第二电压前馈值。

6.根据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括电压前馈电路，所述电压前馈电路包括第三减法器；所述脉冲信息中包括高电平对应的第一电压幅值和低电平对应的第二电压幅值；

所述第三减法器用于基于预设电压值和所述第一电压幅值得到所述第一电压前馈值，或者基于所述预设电压值和所述第二电压幅值得到所述第二电压前馈值，其中，所述预设电压值大于或者等于所述第二电压前馈值。

7.根据权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路还包括电压控制电路，所述电压控制电路包括第一加法器，所述电压前馈电路还包括低通滤波器，所述第三减法器的输出端连接所述低通滤波器的输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述第一加法器的输入端；

所述第一加法器用于基于所述电压参考值和所述第一电压前馈值得到所述电源电路的电压控制量为第一电压控制值，或者基于所述电压参考值和所述第二电压前馈值得到所述电压控制量为第二电压控制值；

所述低通滤波器用于控制所述电压控制量从所述第一电压控制值上升至所述第二电压控制值的变化速率在第一速率范围内，并控制所述电压控制量从所述第二电压控制值下降至所述第一电压控制值的变化速率在第二速率范围内。

8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述电源电路还包括母线电容，所述母线电容与所述负载并联；

所述第一速率范围小于或者等于所述母线电容的电容值与所述电源电路的额定电流值的乘积，所述第二速率范围大于或者等于所述乘积的相反数。

9.根据权利要求5-8任一项所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路用于在所述负载的脉冲信息为高电平时得到所述电流前馈量为第一电流前馈值，或者在所述脉冲信息为低电平时得到所述电流前馈量为第二电流前馈值；其中，所述第一电流前馈值大于或者等于所述第二电流前馈值。

10.根据权利要求9所述的开关电源，其特征在于，所述控制电路包括电流前馈电路，所述电流前馈电路包括前馈功率计算器和除法器，所述前馈功率计算器的输出端连接所述除法器的输入端；

所述前馈功率计算器用于基于所述脉冲信息向所述除法器输出所述负载的功率前馈值；

所述除法器用于基于所述功率前馈值和所述电压参考值得到所述电流前馈量，其中，所述电流前馈量为所述第一电流前馈值或者所述第二电流前馈值。

11.根据权利要求10所述的开关电源，其特征在于，所述脉冲信息包括负载功率；所述前馈功率计算器用于：

基于所述负载的脉冲信息得到所述负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值；

基于所述脉冲频率得到所述负载的功率前馈系数，并基于所述负载功率、所述脉冲占空比、所述功率幅值以及所述功率前馈系数得到所述功率前馈值。

12.根据权利要求11所述的开关电源，其特征在于，所述前馈功率计算器用于在所述脉冲频率小于第一预设频率时得到所述功率前馈系数为1，或者在所述脉冲频率大于第二预设频率时得到所述功率前馈系数为0，所述第一预设频率小于所述第二预设频率。

13.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，在所述脉冲频率f大于或者等于所述第一预设频率f_LO且小于或者等于所述第二预设频率f_HI时，所述功率前馈系数K_ff满足:

14.根据权利要求11-13任一项所述的开关电源，其特征在于，所述功率前馈值P_ff满足:

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A，

其中，P为所述负载功率，D为所述脉冲占空比，A为所述功率幅值，K_ff为所述功率前馈系数。

15.一种直流电源系统，其特征在于，所述直流电源系统包括直流源以及如权利要求1-14任一项所述的开关电源，其中，所述直流源的输出端连接所述开关电源中的所述电源电路的输入端，所述电源电路的输出端连接负载。

16.一种开关电源的控制方法，其特征在于，所述开关电源中包括电源电路，所述电源电路的输入端连接直流源，所述电源电路的输出端连接负载，所述电源电路中包括开关器件；所述方法包括：

获取所述负载的脉冲信息；

基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电压前馈量，并基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电流前馈量；

基于所述电压前馈量、所述电流前馈量、所述电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及所述电源电路的采样输出电流值生成所述开关器件的驱动信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述基于所述电压前馈量、所述电流前馈量、所述电源电路的采样输出电压值和电压参考值，以及所述电源电路的采样输出电流值生成所述开关器件的驱动信号，包括：

基于所述电压前馈量、所述电源电路的采样输出电压值和电压参考值得到所述电源电路的电流参考值；

基于所述电流参考值、所述电流前馈量以及所述电源电路的采样输出电流值生成所述电源电路的调制波，并基于所述调制波生成所述开关器件的驱动信号。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述基于所述电压前馈量、所述电源电路的采样输出电压值和电压参考值得到所述电源电路的电流参考值，包括：

基于所述电压前馈量和所述电源电路的电压参考值得到所述电源电路的电压控制量；

基于所述电压控制量和所述电源电路的采样输出电压值得到所述电源电路的电压误差值，并基于所述电压误差值得到所述电源电路的电流参考值。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述基于所述电流参考值、所述电流前馈量以及所述电源电路的采样输出电流值生成所述电源电路的调制波，包括：

基于所述电流前馈量和所述电流参考值得到所述电源电路的电流控制量；

基于所述电流控制量和所述电源电路的采样输出电流值得到所述电源电路的电流误差值，并基于所述电流误差值生成所述电源电路的调制波。

20.根据权利要求16-19任一项所述的方法，其特征在于，所述脉冲信息包括高电平对应的第一电压幅值；所述基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电压前馈量，包括：

基于预设电压值和所述第一电压幅值得到第一电压前馈值，并将所述第一电压前馈值确定为所述电源电路的电压前馈量，所述预设电压值大于所述第一电压前馈值。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述脉冲信息还包括低电平对应的第二电压幅值；所述基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电压前馈量，还包括：

基于所述预设电压值和所述第二电压幅值得到第二电压前馈值，并将所述第二电压前馈值确定为所述电源电路的电压前馈量，其中，所述预设电压值大于或者等于所述第二电压前馈值，所述第二电压前馈值大于所述第一电压前馈值。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述电压参考值和所述第一电压前馈值得到第一电压控制值以作为所述电源电路的电压控制量，或者基于所述电压参考值和所述第二电压前馈值得到第二电压控制值以作为所述电压控制量；

控制所述电压控制量从所述第一电压控制值上升至所述第二电压控制值的变化速率在第一速率范围内，并控制所述电压控制量从所述第二电压控制值下降至所述第一电压控制值的变化速率在第二速率范围内。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述电源电路还包括母线电容，所述母线电容与所述负载并联；

所述第一速率范围小于或者等于所述母线电容的电容值与所述电源电路的额定电流值的乘积，所述第二速率范围大于或者等于所述乘积的相反数。

24.根据权利要求16-23任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电流前馈量，包括：

当所述脉冲信息为高电平时得到所述电源电路的电流前馈量为第一电流前馈值；或者

当所述脉冲信息为低电平时得到所述电流前馈量为第二电流前馈值，所述第一电流前馈值大于或者等于所述第二电流前馈值。

25.根据权利要求16-23任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述脉冲信息得到所述电源电路的电流前馈量，包括：

基于所述脉冲信息得到所述负载的功率前馈值，并基于所述功率前馈值和所述电源电路的电压参考值得到所述电源电路的电流前馈量。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述脉冲信息包括负载功率；所述基于所述脉冲信息得到所述负载的功率前馈值，包括：

基于所述脉冲信息得到所述负载的脉冲频率、脉冲占空比和功率幅值；

基于所述脉冲频率得到所述负载的功率前馈系数，并基于所述负载功率、所述脉冲占空比、所述功率幅值以及所述功率前馈系数得到所述负载的功率前馈值。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述基于所述脉冲频率得到所述负载的功率前馈系数，包括：

当所述脉冲频率小于第一预设频率时，得到所述负载的功率前馈系数为1；或者

当所述脉冲频率大于第二预设频率时，得到所述功率前馈系数为0，所述第一预设频率小于所述第二预设频率。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述脉冲频率f大于或者等于所述第一预设频率f_LO且小于或者等于所述第二预设频率f_HI时，所述功率前馈系数K_ff满足:

29.根据权利要求26-28任一项所述的方法，其特征在于，所述功率前馈值P_ff满足:

P_ff＝(P-D*A)*K_ff+D*A，

其中，P为所述负载功率，D为所述脉冲占空比，A为所述功率幅值，K_ff为所述功率前馈系数。