用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)包含依次連接的限流電壓控制單元、電壓環(huán)控制器、限流電流控制單元、電流環(huán)控制器和脈寬調制單元，所述脈寬調制單元的輸出端接至開關電源的DC/DC主電路，還包含一電壓采樣電路、一第一濾波器、一電流采樣電路和一第二濾波器。本發(fā)明用于開關電源的無級限流的控制方法，用于對開關電源的DC/DC主電路進行外環(huán)為電壓環(huán)控制和內環(huán)為電流環(huán)控制的雙閉環(huán)控制，實現軟件限流功能。本發(fā)明能夠避免因限流導致功率開關驅動震蕩，具備限流精準、限流點可設、降低限流條件下的輸出紋波電壓（峰-峰值雜音電壓）、系統(tǒng)噪聲小、可靠性高等特點。
【專利說明】 用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種限流控制系統(tǒng)，特別涉及一種應用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002]目前，帶有電壓環(huán)和電流環(huán)控制的開關電源，其限流方法如下:
(I)硬件限流法(或稱硬件峰值限流法):
當輸出電流1i超過輸出電流限流點ILmt時，由硬件電路關斷驅動PWM信號，實現輸出電流限流目的，但在此時電壓環(huán)、電流環(huán)均等效開環(huán)，當檢測輸出電流小于Ilmt時，由于限流時電壓環(huán)以及電流環(huán)開環(huán)飽和，驅動輸出最大占空比功率管開關應力大，降低系統(tǒng)的可靠性，并且由于硬件限流方法容易導致功率管驅動震蕩(驅動全開、驅動關斷交替)，驅動開關頻率不穩(wěn)定導致系統(tǒng)噪聲變大，輸出電壓紋波較大。另外采用硬件限流的方法，系統(tǒng)的輸出電流的限流點只能為一個點，無法根據需求滿足單系統(tǒng)多個限流點的應用要求。
[0003](2)軟件限流法(或稱軟件峰值限流法):
當輸出電流1i超過輸出電流限流點ILmt時，由軟件直接關斷驅動PWM信號，實現輸出電流限流目的，但在此時電壓環(huán)等效開環(huán)，當檢測輸出電流小于輸出電流限流點ILmt時，由于電壓環(huán)以及電流環(huán)開環(huán)飽和，驅動輸出最大占空比，功率管開關應力大，降低系統(tǒng)的可靠性，另外，現有軟件限流法易導致功率管驅動震蕩問題，同樣存在系統(tǒng)噪聲大，輸出電壓紋波大等問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服現有技術的不足，提出一種用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)及其控制方法，具體方案如下:一種用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，
包含依次連接的限流電壓控制單元、電壓環(huán)控制器、限流電流控制單元、電流環(huán)控制器和脈寬調制單元，所述脈寬調制單元的輸出端接至開關電源DC/DC主電路的主功率開關管控制極；還包含一電壓米樣電路、一第一濾波器、一電流米樣電路和一第二濾波器；所述電壓采樣電路的輸入端和電流采樣電路的輸入端都接至所述DC/DC主電路，所述電壓采樣電路的輸出端分別接至所述電壓環(huán)控制器的反饋端和所述第一濾波器的輸入端，所述第一濾波器的輸出端接至所述限流電壓控制單元；所述電流采樣電路的輸出端分別接至所述電流環(huán)控制器的反饋端和所述第二濾波器的輸入端，所述第二濾波器的輸出端分別接至所述限流電壓控制單元和所述限流電流控制單元。
[0005]進一步的，所述電壓環(huán)控制器為PID控制器或PI控制器，所述電流環(huán)控制器為PID控制器或PI控制器。
[0006]進一步的，所述第一濾波器的濾波時間大于控制周期，所述第二濾波器的濾波時間大于控制周期。
[0007]進一步的，所述第二濾波器的濾波時間小于所述第一濾波器的濾波時間。[0008]進一步的，所述第一濾波器的濾波時間為100-1000倍的控制周期，所述第二濾波器的濾波時間為3-10倍的控制周期。
[0009]本發(fā)明還提供一種用于開關電源的無級限流的控制方法，用于對DC/DC主電路進行外環(huán)為電壓環(huán)控制和內環(huán)為電流環(huán)控制的雙閉環(huán)控制，其特征在于:
在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，限流電壓控制單元根據DC/DC主電路輸出的直流電壓設置值Vref*、第一濾波器輸出的輸出電壓采樣平均值Vave、第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave以及上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，電壓采樣電路的采樣輸出電壓值Voi作為電壓環(huán)控制器的反饋，電壓環(huán)控制器的給定Vref與反饋Voi取差值，經電壓環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref* ；
在所述電流環(huán)控制中，限流電流控制單元根據電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*以及第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref,電流采樣電路的采樣輸出電流值1i作為電流環(huán)控制器的反饋，電流環(huán)控制器的給定Iref與反饋1i取差值，經電流環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得脈寬調制單元的控制量，脈寬調制單元輸出PWM信號控制DC/DC主電路穩(wěn)壓限流輸出。
[0010]進一步的，在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，所述限流電壓控制單元經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，其具體實現步驟如下:
步驟Sll:當前控制周期內，判斷Iave是否大于Ilmt+Δ I，若lave > Ilmt+Δ I,進入步驟S12，若lave ( Ilmt+Λ I，進入步驟S13 ；
步驟S12:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為[Vave+Vref (k_l) ] /2_Κν* Δ V,即令 Vref= [Vave+Vref (k_l) ] /2_Kv* Δ V,返回步驟 Sll ；步驟S13:判斷 Iave是否大于 Ilmt-Δ I,若 Ilmt-Δ KIave ^ Ilmt+ Δ I,進入步驟S14,若 IIave ^ Ilmt-Δ I,進入步驟 S15 ；
步驟S14:限流電壓控制單元將上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)作為當前控制周期內電壓環(huán)控制器的給定Vref,即令Vref=Vref (K-1),返回步驟Sll ；
步驟 S15:判斷 Vref (k-1) +Κν* Δ V 是否小于 Vref*,若 Vref (k-1) +Κν* Λ V < Vref*,則進入步驟S17，若Vref (k-1)+Κν* Λ V≥Vref*，進入步驟S16 ；
步驟S16:限流電壓控制單元令Vref=Vref*,返回步驟Sll ；
步驟S17:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為Vref (k-1)+Κν* Λ V，即令 Vref=Vref (k-1) +Κν* Δ V,返回步驟 Sll ；
其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量，Vref (K-1)為上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定，Kv為電壓環(huán)控制器給定的調整系數，且O < Kv < 1，Λ V為限流電壓法單次調整理論最大調整量。
[0011 ] 進一步的，在當前控制周期內，在所述電流環(huán)控制中，所述限流電流控制單元經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref，其具體實現步驟:
步驟S21:判斷Iave是否小于Ilmt-Λ 13，若lave < Ilmt-Λ 13，則進入步驟S24，若lave ^ Ilmt- Δ 13,進入步驟 S22 ；
步驟S22:判斷(1111^+八11)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+AI1)*K< Iref*，則進入步驟 S23，若(Ilmt+Λ II)*K ≥Iref*，進入步驟 S25 ；步驟S23:設置電流環(huán)控制器給定Iref= (I Imt+Λ II) *K，返回步驟S21 ；
步驟S24:判斷(1111^+八12)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+Λ 12) *K < Iref*，則進入步驟 S26，若(Ilmt+Λ 12)*K ≥Iref*，進入步驟 S25 ；
步驟S25:設置電流環(huán)控制器給定Iref為電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*，即令Iref=Iref*,返回步驟 S21 ；
步驟S26:設置電流環(huán)控制器給定Iref=(Ilmt+AI2)*K，返回步驟S21 ；
其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，Λ Il為限流下輸出電流環(huán)控制的限流超調量；△ 12為正常工作狀態(tài)下電壓環(huán)輸出控制量飽和允許的最大電流超調量，△ 13為控制電流閾值，且Λ ΚΛ 13，ΔΚΔΙΚΔΙ2, Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量，K為電壓環(huán)控制器輸出量作為電流環(huán)的目標參考量的定標系數，即同電流環(huán)反饋參考量匹配系數，Iref*為電壓環(huán)控制器輸出控制量。
[0012]進一步的，在允許最大限流點范圍內，當系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt可調時，若系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt增大，對應的電壓環(huán)控制器給定的調整系數Kv減小。
[0013]本發(fā)明與現有技術對比的有益效果是:
(1)與傳統(tǒng)限流技術相比，采用本發(fā)明的無級限流控制方法，開關電源系統(tǒng)在輸出電流限流時，控制系統(tǒng)的電壓環(huán)、電流環(huán)均不存在開環(huán)情況，電壓環(huán)在限流狀態(tài)下不飽和，不存在對DC/DC變換器的功率管的硬開啟硬關斷狀態(tài)，驅動開關頻率恒定，避免因限流導致功率開關驅動震蕩，大大降低開關電源的系統(tǒng)噪聲；
(2)開關電源系統(tǒng)在輸出電流限流時，控制系統(tǒng)的電壓環(huán)、電流環(huán)均不開環(huán)，功率管不存在因限流導致驅動全開、驅動關斷交替工作的情況，減少功率管的開關應力，提高系統(tǒng)的可靠性；
(3)本發(fā)明的無級限流控制方法具有下垂特性，體現在限流電壓控制單元上，在輸出電流限流時使得驅動輸出較為穩(wěn)定的占空比，系統(tǒng)功率回路工作在連續(xù)狀態(tài)，可降低限流條件下的輸出紋波電壓(峰-峰值雜音電壓);
(4)在電壓環(huán)控制器給定的調整系數&的配合下，只需改變輸出電流限流點目標值Ilmt，即可實現系統(tǒng)在最大電流允許范圍內的高精度無級限流輸出，同時系統(tǒng)可以根據需要設置多個輸出限流點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明的限流電壓法獲取電壓環(huán)控制的給定Vref流程圖；
圖3為本發(fā)明的限流電流法獲取電流環(huán)控制的給定Iref流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)用于包含DC/DC主電路2的開關電源，所述用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)I包含依次連接的限流電壓控制單元10、電壓環(huán)控制器11、限流電流控制單元12、電流環(huán)控制器13和脈寬調制單元14，所述脈寬調制單元14的輸出端接至開關電源DC/DC主電路2的主功率開關管控制極。
[0017]優(yōu)選的,所述控制單兀I還包含一電壓米樣電路15、一第一濾波器16、一電流米樣電路17和一第二濾波器18 ;所述電壓采樣電路15的輸入端和電流采樣電路17的輸入端都接至所述DC/DC主電路2，所述電壓采樣電路15的輸出端分別接至所述電壓環(huán)控制器11的反饋端和所述第一濾波器16的輸入端，所述第一濾波器16的輸出端接至所述限流電壓控制單元10 ;所述電流采樣電路17的輸出端分別接至所述電流環(huán)控制器13的反饋端和所述第二濾波器18的輸入端，所述第二濾波器18的輸出端分別接至所述限流電壓控制單元10和所述限流電流控制單元12。
[0018]特別的，所述電壓環(huán)控制器和所述電流環(huán)控制器均優(yōu)選為PID控制器，但不限于此，可以是PI控制器或者其他控制器，該系統(tǒng)為采用電壓外環(huán)和電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制形成開關電源恒流輸出的調節(jié)控制，與現有技術相比，不同的電壓環(huán)控制器的給定Vref是經過限流電壓控制單元10處理后得到的，同時電壓環(huán)控制器輸出控制量Iref*經過限流電流控制單元12處理得到電流環(huán)控制器的給定Iref ;優(yōu)選的，所述第一濾波器的濾波時間大于控制周期，所述第二濾波器的濾波時間大于控制周期，進一步的，所述第二濾波器的濾波時間小于所述第一濾波器的濾波時間；更進一步的，所述第一濾波器的濾波時間為100-1000倍的控制周期，所述第二濾波器的濾波時間為3-10倍的控制周期。
[0019]本發(fā)明還提供一種用于開關電源的無級限流的控制方法，用于對DC/DC主電路進行外環(huán)為電壓環(huán)控制和內環(huán)為電流環(huán)控制的雙閉環(huán)控制，目的是為了在輸出負載較大時將開關電源的輸出電流限制在Ilmt附近:
在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，限流電壓控制單元根據DC/DC主電路輸出的直流電壓設置值Vref*、第一濾波器輸出的輸出電壓采樣平均值Vave、第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave以及上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，電壓采樣電路的采樣輸出電壓值Voi作為電壓環(huán)控制器的反饋，電壓環(huán)控制器的給定Vref與反饋Voi取差值，經電壓環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*;限流電壓控制策略的最終目的是:在輸出電流達到限流點時，調整電壓環(huán)控制器給定Vref，將輸出電流控制在Ilmt-ΛΙ與Ilmt+Λ I之間，以達到恒流輸出的目的，在限流電壓控制策略，即使在輸出電流在限流的條件下，電壓環(huán)仍然不飽和也不開環(huán)，輸出控制平穩(wěn)，可以將輸出電流限流在較高的精度內，避免了功率管的硬開啟與硬關斷狀態(tài)，系統(tǒng)具有噪聲低，輸出紋波小等優(yōu)點；
在所述電流環(huán)控制中，限流電流控制單元根據電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*以及第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref,電流采樣電路的采樣輸出電流值1i作為電流環(huán)控制器的反饋，電流環(huán)控制器的給定Iref與反饋1i取差值，經電流環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得脈寬調制單元的控制量，脈寬調制單元根據該脈寬調制單元的控制量輸出PWM信號控制開關電源DC/DC主電路穩(wěn)壓限流輸出。
[0020]如圖2所示，在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，所述限流電壓控制單元經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，其具體實現步驟如下:
步驟Sll:當前控制周期內，判斷Iave是否大于Ilmt+Δ I，若Iave > Ilmt+Δ I,進入步驟S12，若lave ( Ilmt+Λ I，進入步驟S13 ；
步驟S12:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為[Vave+Vref (k_l) ] /2_Κν* Δ V,即令 Vref= [Vave+Vref (k_l) ] /2_Kv* Δ V,返回步驟 Sll ；步驟S13:判斷 Iave是否大于 Ilmt-Δ I,若 Ilmt-Δ KIave ^ Ilmt+ Δ I,進入步驟S14,若 IIave ^ Ilmt-Δ I,進入步驟 S15 ；
步驟S14:限流電壓控制單元將上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)作為當前控制周期內電壓環(huán)控制器的給定Vref,即令Vref=Vref (K-1),返回步驟SI I ；
步驟 S15:判斷 Vref (k-1) +Kv* Δ V 是否小于 Vref*，若 Vref (k-1) +Kv* Λ V < Vref*,則進入步驟S17，若Vref (k-1)+Kv* Λ V≥Vref*，進入步驟S16 ；
步驟S16:限流電壓控制單元令Vref=Vref*,返回步驟Sll ；
步驟S17:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為Vref (k-1) +Kv* Δ V,即令 Vref=Vref (k-1) +Kv* Δ V,返回步驟 Sll ；
其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量，Vref (K-1)為上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定，Kv為電壓環(huán)控制器給定的調整系數(在允許最大限流點范圍內，輸出電流限流點目標值Ilmt越大，Kv越小)，且O < Kv < 1，Λ V為限流電壓法單次調整理論最大調整量，O < ΔΙ < Ilmt0
[0021]如圖3所示，在當前控制周期內，在所述電流環(huán)控制中，所述限流電流控制單元經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref，其具體實現步驟:
步驟S21:判斷Iave是否小于Ilmt-Λ 13，若lave < Ilmt-Λ 13，則進入步驟S24，若lave ^ Ilmt- Δ 13,進入步驟 S22 ；
步驟S22:判斷(1111^+八11)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+AI1)*K < Iref*，則進入步驟 S23，若(Ilmt+Λ II)*K ≥ Iref*，進入步驟 S25 ；
步驟S23:設置電流環(huán)控制器給定Iref= (I Imt+Λ II) *K，返回步驟S21 ；
步驟S24:判斷(1111^+八12)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+Λ 12) *K < Iref*，則進入步驟 S26，若(Ilmt+Λ 12)*K ≥ Iref*，進入步驟 S25 ；
步驟S25:設置電流環(huán)控制器給定Iref為電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*，即令Iref=Iref*,返回步驟 S21 ；
步驟S26:設置電流環(huán)控制器給定Iref=(Ilmt+AI2)*K，返回步驟S21 ；
其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，，Λ Il為限流下輸出電流環(huán)控制的限流超調量；△ 12為正常工作狀態(tài)下電壓環(huán)輸出控制量飽和允許的最大電流超調量，△ 13為控制電流閾值，且Λ ΚΛ 13，ΔΚΔΙΚΔΙ2, Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量；K為電壓環(huán)控制器輸出量作為電流環(huán)的目標參考量的定標系數，即同電流環(huán)反饋參考量匹配系數，Iref*為電壓環(huán)控制器輸出控制量。
[0022]特別的，在允許最大限流點范圍內，當系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt可調時(可以對系統(tǒng)設置多個輸出電流的限流點)，若系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt增大，對應的電壓環(huán)控制器給定的調整系數Kv減小。
[0023]當系統(tǒng)監(jiān)測到在第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave超過限流點閾值控制點Ilmt-AI3時(即與系統(tǒng)設置限流點Ilmt接近時)，將電壓環(huán)輸出控制量限制在(設置限流點Ilmt+Δ I1)*K下，使得在電流環(huán)參考量限幅在一個與限流點較小的超調范圍內，使得在系統(tǒng)在限流時控制的超調量較小，并在限流電壓控制策略的控制下，將輸出電流穩(wěn)定在(Ilmt-ΛΙ)與(Ilmt+Λ I)之間；當系統(tǒng)監(jiān)測到輸出電流值小于(設置限流點Ilmt-Δ 13)閥值控制點時，將電壓環(huán)輸出控制量恢復至(設置限流點Ilmt+Λ I2)*K下，電壓環(huán)輸出控制量裕度較大，使得開關電源輸出在小負載下，瞬間加載，具有較快的動態(tài)響應。
[0024]上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，其特征在于: 包含依次連接的限流電壓控制單元、電壓環(huán)控制器、限流電流控制單元、電流環(huán)控制器和脈寬調制單元，所述脈寬調制單元的輸出端接至開關電源DC/DC主電路的主功率開關管控制極，還包含一電壓米樣電路、一第一濾波器、一電流米樣電路和一第二濾波器；所述電壓采樣電路的輸入端和電流采樣電路的輸入端都接至所述DC/DC主電路，所述電壓采樣電路的輸出端分別接至所述電壓環(huán)控制器的反饋端和所述第一濾波器的輸入端，所述第一濾波器的輸出端接至所述限流電壓控制單元；所述電流采樣電路的輸出端分別接至所述電流環(huán)控制器的反饋端和所述第二濾波器的輸入端，所述第二濾波器的輸出端分別接至所述限流電壓控制單元和所述限流電流控制單元。
2.根據權利要求1所述的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓環(huán)控制器為PID控制器或PI控制器，所述電流環(huán)控制器為PID控制器或PI控制器。
3.根據權利要求1所述的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一濾波器的濾波時間大于控制周期，所述第二濾波器的濾波時間大于控制周期。
4.根據權利要求3所述的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第二濾波器的濾波時間小于所述第一濾波器的濾波時間。
5.根據權利要求4所述的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一濾波器的濾波時間為100-1000倍的控制周期，所述第二濾波器的濾波時間為3-10倍的控制周期。
6.一種根據權利要求1-5任一項所述的用于開關電源的無級限流控制系統(tǒng)的控制方法，用于對DC/DC主電路進行外環(huán)為電壓環(huán)控制和`內環(huán)為電流環(huán)控制的雙閉環(huán)控制，其特征在于: 在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，限流電壓控制單元根據DC/DC主電路輸出的直流電壓設置值Vref*、第一濾波器輸出的輸出電壓采樣平均值Vave、第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave以及上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，電壓采樣電路的采樣輸出電壓值Voi作為電壓環(huán)控制器的反饋，電壓環(huán)控制器的給定Vref與反饋Voi取差值，經電壓環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref* ； 在所述電流環(huán)控制中，限流電流控制單元根據電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*以及第二濾波器輸出的輸出電流采樣平均值Iave經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref,電流采樣電路的采樣輸出電流值1i作為電流環(huán)控制器的反饋，電流環(huán)控制器的給定Iref與反饋1i取差值，經電流環(huán)控制器的PID或PI調節(jié)獲得脈寬調制單元的控制量，脈寬調制單元輸出PWM信號控制DC/DC主電路穩(wěn)壓限流輸出。
7.根據權利要求6所述的用于開關電源的無級限流控制方法，其特征在于:在當前控制周期內，所述電壓環(huán)控制中，所述限流電壓控制單元經過限流電壓法獲得當前控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref，其具體實現步驟如下: 步驟Sll:當前控制周期內，判斷Iave是否大于Ilmt+Δ I，若lave > Ilmt+Δ I,進入步驟S12，若lave ( Ilmt+Λ I，進入步驟S13 ； 步驟S12:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為[Vave+Vref (k_l) ] /2_Κν* Δ V,即令 Vref= [Vave+Vref (k_l) ] /2_Kv* Δ V,返回步驟 Sll ；步驟S13:判斷 Iave是否大于 Ilmt-Δ I,若 Ilmt-Δ KIave ^ Ilmt+ Δ I,進入步驟S14,若 lave ^ Ilmt-Δ I,進入步驟 S15 ； 步驟S14:限流電壓控制單元將上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定Vref (k-Ι)作為當前控制周期內電壓環(huán)控制器的給定Vref,即令Vref=Vref (K-1),返回步驟Sll ；
步驟 S15:判斷 Vref (k-1) +Kv* Δ V 是否小于 Vref*,若 Vref (k-1) +Kv* Λ V < Vref*,則進入步驟S17，若Vref (k-1)+Kv* Λ V≥Vref*，進入步驟S16 ； 步驟S16:限流電壓控制單元令Vref=Vref*,返回步驟Sll ； 步驟S17:限流電壓控制單元將電壓環(huán)控制器的給定Vref設定為Vref (k-1)+Κν* Λ V，即令 Vref=Vref (k-1) +Κν* Δ V,返回步驟 Sll ； 其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量，Vref (K-1)為上一控制周期的電壓環(huán)控制器的給定，Kv為電壓環(huán)控制器給定的調整系數，且O < Kv < 1，Λ V為限流電壓法單次調整理論最大調整量。
8.根據權利要求6所述的用于開關電源的無級限流控制方法，其特征在于:在當前控制周期內，在所述電流環(huán)控制中，所述限流電流控制單元經過限流電流法獲得電流環(huán)控制器的給定Iref,其具體實現步驟: 步驟S21:判斷Iave是否小于Ilmt-Λ 13，若lave < Ilmt-Λ 13，則進入步驟S24，若lave ^ Ilmt- Δ 13,進入步驟 S22 ； 步驟S22:判斷(1111^+八11)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+AI1)*K< Iref*，則進入步驟 S23，若(Ilmt+Λ II)*K ≥ Iref*，進入步驟 S25 ； 步驟S23:設置電流環(huán)控制器給定Iref=(Ilmt+AIl)*K，返回步驟S21 ； 步驟S24:判斷(1111^+八12)*1(是否小于1代押，若(Ilmt+Λ 12) *K < Iref*，則進入步驟 S26，若(Ilmt+Λ 12)*K ≥ Iref*，進入步驟 S25 ； 步驟S25:設置電流環(huán)控制器給定Iref為電壓環(huán)控制器的輸出控制量Iref*，即令Iref=Iref*,返回步驟 S21 ； 步驟S26:設置電流環(huán)控制器給定Iref=(Ilmt+AI2)*K，返回步驟S21 ； 其中，Ilmt為系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值，Λ Il為限流下輸出電流環(huán)控制的限流超調量；△ 12為正常工作狀態(tài)下電壓環(huán)輸出控制量飽和允許的最大電流超調量，△ 13為控制電流閾值，且Λ ΚΛ 13，ΔΚΔΙΚΔΙ2, Λ I為系統(tǒng)控制限流精度最大誤差量，K為電壓環(huán)控制器輸出量作為電流環(huán)的目標參考量的定標系數，即同電流環(huán)反饋參考量匹配系數，Iref*為電壓環(huán)控制器輸出控制量。
9.根據權利要求6所述的用于開關電源的無級限流控制方法，其特征在于:在允許最大限流點范圍內，當系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt可調時，若系統(tǒng)的輸出電流限流點目標值Ilmt增大，對應的電壓環(huán)控制器給定的調整系數Kv減小。
【文檔編號】H02M3/00GK103746552SQ201410030273
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權日:2014年1月23日
【發(fā)明者】黃詹江勇, 陳四雄, 李鋒源, 許勇枝 申請人:廈門科華恒盛股份有限公司