对称半桥变换器的控制方法及系统技术方案

本申请涉及直流变换器领域，包括获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管、第二开关功率管在当前周期的第一最大允许占空比；获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管、第二开关功率管在当前周期的第二最大允许占空比；将所述第一最大允许占空比和所述第二最大允许占空比中的最小值，用于控制所述对称半桥变换器中的第一开关功率管、第二开关功率管在当前周期的实际占空比。本申请具有防止半桥变换器中变压器磁饱和的效果。饱和的效果。饱和的效果。

【技术实现步骤摘要】
对称半桥变换器的控制方法及系统


[0001]本申请涉及直流变换器领域，尤其是涉及一种对称半桥变换器的控制方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，现有对称半桥拓扑为了抑制直流偏磁现象，通常采用电压模式控制，如传统的SG3525，TL494等模拟电源管理芯片，这类方案对输入扰动的抑制能力较弱。若采用响应更快的峰值电流模式则会引起半桥分压电容不平衡，进一步恶化直流偏磁现象。
[0003]为了实现宽范围的输入电压，在设计变压器时通常仅考虑输入最低电压下的最大占空比限制(接近0.5)，当输入电压突变时，由于反馈环路响应延迟，占空比无法及时调整，就会引起变压器的瞬态磁通密度超过最大饱和磁通密度达到饱和状态，导致开关功率管承受极大的峰值电流而损坏。为了避免此类问题，只能在设计变压器时尽量减小磁通密度摆幅，增加初级线圈匝数，这样会增加变压器成本，也不能从根本上解决上述的问题。
[0004]如图9所示，输入电压突变时，变压器出现饱和现象，开关功率管电流失控达到很大的峰值。

技术实现思路

[0005]为了避免变压器饱和导致初级电流失控现象，本申请提供了一种对称半桥变换器的控制方法及系统。
[0006]本申请提供的一种对称半桥变换器的控制方法，采用如下的技术方案：第一方面，提供一种对称半桥变换器的控制方法，包括：获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第一最大允许占空比；获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第二最大允许占空比；将所述第一最大允许占空比和所述第二最大允许占空比中的最小值，用于控制所述对称半桥变换器中的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的实际占空比。
[0007]优选的，所述获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第一最大允许占空比，包括：利用所述磁通密度摆幅中的最低输入电压和最大导通时间，计算获得所述变压器的伏秒积值；根据所述变压器的伏秒积值、当前周期的输入电压和当前周期的时长，计算获得所述当前周期的第一最大允许占空比。
[0008]优选的，所述变压器的磁通密度摆幅小于所述变压器的磁芯饱和磁通密度的两
倍。
[0009]优选的，所述获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第二最大允许占空比，包括：采样对称半桥变换器在当前周期的输出电压；将所述输出电压与预设置的基准电压进行比较，获得误差电压值；将所述误差电压值送入PID模块计算，获得当前周期的第二最大允许占空比。
[0010]第二方面，还提供一种对称半桥变换器的控制系统，包括：第一计算单元：用于获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第一最大允许占空比；第二计算单元：用于获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第二最大允许占空比；比较单元：用于将所述第一最大允许占空比和所述第二最大允许占空比中的最小值，用于控制所述对称半桥变换器中的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的实际占空比。
[0011]优选的，所述第一计算单元，包括：第三计算单元：用于利用所述磁通密度摆幅中的最低输入电压和最大导通时间，计算获得所述变压器的伏秒积值；第四计算单元：用于根据所述变压器的伏秒积值、当前周期的输入电压和当前周期的时长，计算获得所述当前周期的第一最大允许占空比。
[0012]优选的，所述变压器的磁通密度摆幅小于所述变压器的磁芯饱和磁通密度的两倍。
[0013]优选的，所述第二计算单元，包括：采样单元：用于采样对称半桥变换器在当前周期的输出电压；误差单元：用于将所述输出电压与预设置的基准电压进行比较，获得误差电压值；获取单元：用于将所述误差电压值送入PID模块计算，获得当前周期的第二最大允许占空比。
[0014]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.在输入电压突变时，可以避免半桥变换器中变压器瞬时磁饱和导致的初级电流失控现象；2.使用更少的变压器初级线圈，降低成本；3.有效保护功率管不受损坏，使用额定电流更小的型号，降低成本；4.输入扰动抑制能力增强，更低的输出过冲。
附图说明
[0015]图1是一种对称半桥变换器的控制方法步骤图；图2是第一最大允许占空比的获取方法步骤图；图3是第二最大允许占空比的获取方法步骤图；
图4是一种对称半桥变换器的控制系统的逻辑构成图；图5是第一计算单元的逻辑构成图；图6是第二计算单元的逻辑构成图；图7是对称半桥变换器的构成图；图8是采用了本申请的控制方法控制对称半桥变换器的相关时序图；图9是未采用本申请的控制方法控制对称半桥变换器的相关时序图。
[0016]附图标记说明：1、一种对称半桥变换器的控制系统；11、第一计算单元；12、第二计算单元；13、比较单元；111、第三计算单元；112、第四计算单元；121、采样单元；122、误差单元；123、获取单元。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1
‑
附图7及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]术语解释：对称半桥变换器：是一种常见的电力电子变换器，它采用半桥结构，具有简单、成本低、可靠性高等优点。其基本原理是将一个直流电压源通过两个开关管进行斩波，再通过变压器将斩波后的信号进行升压或降压，最后通过滤波电路得到所需的直流电压。
[0019]PID：PID(Proportional
‑
Integral
‑
Derivative)是一种控制器算法，用于控制反馈系统中的偏差。PID控制器将测量值与设定值进行比较，并使用比例、积分和微分三个控制参数来计算控制输出。
[0020]目前的对称半桥变换器的控制，是采用专门的控制芯片来实现，例如，SG3525，TL494。采用专门的芯片控制，会导致控制方式不可修改的问题。本申请的控制，是采用单片机、CPU等可灵活产生控制信号的器件。在本申请中，通过单片机内部两路定时器的180
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对称半桥变换器的控制方法，其特征在于，包括：获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第一最大允许占空比；获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第二最大允许占空比；将所述第一最大允许占空比和所述第二最大允许占空比中的最小值，用于控制所述对称半桥变换器中的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的实际占空比。2.根据权利要求1所述的对称半桥变换器的控制方法，其特征在于，所述获取所述对称半桥变换器在当前周期的输入电压，并利用所述输入电压和所述对称半桥变换器中的变压器的磁通密度摆幅值，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第一最大允许占空比，包括：利用所述磁通密度摆幅中的最低输入电压和最大导通时间，计算获得所述变压器的伏秒积值；根据所述变压器的伏秒积值、当前周期的输入电压和当前周期的时长，计算获得所述当前周期的第一最大允许占空比。3.根据权利要求2所述的对称半桥变换器的控制方法，其特征在于，所述变压器的磁通密度摆幅小于所述变压器的磁芯饱和磁通密度的两倍。4.根据权利要求1所述的对称半桥变换器的控制方法，其特征在于，所述获取所述对称半桥变换器在当前周期的输出电压，并利用所述输出电压和预设置的基准电压，计算获得所述对称半桥变换器的第一开关功率管Q1、第二开关功率管Q2在当前周期的第二最大允许占空比，包括：采样对称半桥变换器在当前周期的输出电压；将所述输出电压与预设置的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：解金军，
申请(专利权)人：屹晶微电子台州有限公司，
类型：发明
国别省市：