一种数字电源控制电路、控制方法以及应用其的数字电源技术

本发明专利技术涉及一种数字电源控制电路及其控制方法，应用于一数字电源中，其利用一模数转换器来接收所述数字电源的输出电压，并与n个基准值进行比较，以产生数字误差信号，n≥3；然后根据接收到的所述数字误差信号产生数字占空比信号，并将动态分量传递至所述模数转换器来调节所述一组基准值；根据接收到的所述数字占空比信号，利用一DPWM模块产生PWM控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源领域，尤其涉及一种新型的数字电源的控制电路、控制方法以及应用其的数字电源。
技术介绍
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和功率开关(MOSFET)构成。现有的开关电源的实现方式包括模拟控制方式、数字控制方式以及模数混合控制方式。采用模拟控制技术的开关电源，输出反馈电压经过误差放大器产生误差信号，经PID校正补偿后与三角波振荡信号进行比较来产生PWM驱动信号。这样的实现方式，控制电路复杂，元器件数量多，控制电路成型后很难再进行修改，不利于开关电源的集成化和小型化。近年来，由于数字控制方式具有可编程性，设计可延续性，元器件数量少等优点而越来越得到广泛应用和认可。采用数字控制方式，数字电源的控制回路完全实现了数字化，反馈电压信号经模数转换器转换为数字信号后，通过DSP芯片的内置程序完成PID校正补偿和PWM信号调节。如图I所示的一种采用传统的数字控制方式的数字电源，通过模数转换器ADC 11将输出电压与单一的基准值进行比较，然后转换为数字信号；补偿电路12根据所述比较结果n_digital进行补偿控制运算，来产生相应的数字占空比信号D_digital ;DPWM模块13将接收到的数字占空比信号D_digital转换为方波驱动信号即PWM控制信号来控制数字电源的主功率级电路14中的功率开关S。的开关动作，进而来调节输出电压。但是，采用这种数字控制方式，模数转换器ADC 11和DPWM模块13均为固定的电路结构，因此数字电源的稳态性能和动态性能全部由补偿电路12来实现，使得数字电源的补偿灵活度不佳，数字电源的动态响应性能较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的数字电源控制电路和控制方法，利用补偿信号的动态分量来实时调节模数转换器ADC的基准值，提高数字电源控制电路的调节速度，改进了数字电源的动态响应性能。依据本专利技术的一实施例的一种数字电源控制电路，应用于一数字电源中，包括模数转换器，用以接收所述数字电源的输出电压，并与n个基准值进行比较，比较结果转换为表征所述数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差的数字误差信号，n > 3 ;数字补偿电路，接收所述数字误差信号，以相应的产生数字占空比信号；其中所述数字占空比信号的动态分量传递至所述模数转换器，以相应的改变所述一组基准值的数值；DPWM模块，根据接收到的所述数字占空比信号，产生PWM控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当所述数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。进一步的，所述基准值的数目n为奇数，所述n个基准值的数值以所述数字电源的期望输出电压为中心，分布在所述数字电源的期望输出电压的两侧。进一步的，所述模数转换器包括n个比较器，所述n个比较器的第一输入端接收所述数字电源的输出电压，第二输入端分别接收所述n个基准值。进一步的，所述模数转换器包括数字译码器，用以接收所述n个比较器的输出信号，并将所述输出信号转换为所述数字误差信号。 进一步的，所述模数转换器包括与所述n个基准值一一对应的n个数模转换器；根据所述数字占空比信号的动态分量与(n_l)/2个参考值的大小关系，调节所述n个数模转换器的输入信号；其中，所述(n-l)/2个参考值的数值根据所述数字电源的期望输出电流进行设置，并且依次递减；当所述数字占空比信号的动态分量小于第(n_l)/2参考值时，所述n个数模转换器维持当前状态；当所述数字占空比信号的动态分量大于第一参考值时，则所述n个数模转换器的输入信号均减I ;当所述数字占空比信号的动态分量小于第一参考值而大于第二参考值，则第二数模转换器至第n-1数模转换器的输入信号均减I ;当所述数字占空比信号的动态分量小于第二参考值而大于第三参考值，则第三数模转换器至第n-2数模转换器的输入信号均减I ;依次类推，当所述数字占空比信号的动态分量小于第k参考值而大于第k+1参考值，则第k+1数模转换器至第n-k数模转换器的输入信号均减I ;所述n个数模转换器的输出信号作为所述n个基准值。进一步的，所述模数转换器还包括n个计数器和(n_l)/2个寄存器；其中，所述(n-1)/2个参考值分别存储在所述(n-1)/2个寄存器中；所述n个计数器与所述n个数模转换器一一对应连接。依据本专利技术一实施例的一种数字电源控制方法，应用于一数字电源中，包括以下步骤采样所述数字电源的输出电压；将所述数字电源的输出电压与所述n个基准值分别进行比较，获得n个比较信号;将所述n个比较信号转换为表征所述数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差的数字误差信号，n彡3 ;根据所述数字误差信号，产生所述数字占空比信号；根据所述数字占空比信号，产生PWM控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当所述数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。进一步的，所述基准值的数目n为奇数，所述n个基准值的数值以所述数字电源的期望输出电压为中心，分布在所述数字电源的期望输出电压的两侧。进一步的，所述n个基准值的产生包括以下步骤采样数字电源的数字占空比信号的动态分量；将所述数字占空比信号的动态分量与(n_l)/2个参考值进行比较；所述(n_l)/2个参考值的数值根据所述数字电源的期望输出电压进行设置，并且依次递减；当所述数字占空比信号的动态分量小于第(n_l)/2个参考值时，n个数模转换器维持当前状态；当所述数字占空比信号的动态分量大于第一参考值时，所述n个数模转换器的输 入信号均减I ;当所述数字占空比信号的动态分量小于第k参考值而大于第k+1参考值，则第k+1数模转换器至第n-k数模转换器的输入信号均减I ;所述n个数模转换器的输出信号作为n个基准值。依据本专利技术一实施例的一种数字电源，包括上述所述的任一数字电源控制电路，还包括，功率级电路；所述数字电源控制电路输出的PWM控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当所述数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。依据本专利技术实施例的数字电源控制电路和控制方法，用补偿电路的数字占空比信号的动态分量来实时调节模数转换器ADC的多个基准值，所述动态分量表征了数字电源的当前输出电压的误差信息，因此，利用所述动态分量对基准值的调节反应了当前的误差信息。当所述动态分量较小时，对基准值的调节相应的也较小；当所述动态分量较大时，对基准值的调节相应的增大。通过这种调节使模数转换器ADC的输出能够快速的跟随当前输出电压的误差信息，从而通过后续的补偿电路来对这种误差信息进行快速的响应，即快速的调节所述数字占空比信号，来实现对数字电源的功率开关的快速调节，输出电压随之得到了快速的调整，显著提高了数字电源的动态响应性能。 附图说明图I所示为现有技术中一种数字电源的原理框图；图2所示为依据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种数字电源控制电路，应用于ー数字电源中，其特征在于，包括 模数转换器，用以接收所述数字电源的输出电压，并与η个基准值进行比较，比较结果转换为表征所述数字电源的当前输出电压与期望输出电压之间的误差的数字误差信号，n ^ 3 ； 数字补偿电路，接收所述数字误差信号，以相应的产生数字占空比信号；其中所述数字占空比信号的动态分量传递至所述模数转换器，以相应的改变所述ー组基准值的数值； DPWM模块，根据接收到的所述数字占空比信号，产生PWM控制信号来控制所述数字电源中的功率开关的开关动作，保证所述数字电源的输出电压与期望输出电压一致，并且，当所述数字电源的输出电压与期望输出电压不一致时，保证所述数字电源的输出电压快速恢复至所述期望输出电压。2.根据权利要求I所述的数字电源控制电路，其特征在干，η为奇数，所述η个基准值的数值以所述数字电源的期望输出电压为中心，分布在所述数字电源的期望输出电压的两侦れ3.根据权利要求2所述的数字电源控制电路，其特征在于，所述模数转换器包括η个比较器，所述η个比较器的第一输入端接收所述数字电源的输出电压，第二输入端分别接收所述η个基准值。4.根据权利要求3所述的数字电源控制电路，其特征在于，所述模数转换器包括数字译码器，用以接收所述η个比较器的输出信号，并将所述输出信号转换为所述数字误差信号。5.根据权利要求2所述的数字电源控制电路，其特征在于，所述模数转换器包括与所述η个基准值--对应的η个数模转换器； 根据所述数字占空比信号的动态分量与(η-1)/2个參考值的大小关系，调节所述η个数模转换器的输入信号；其中，所述(η_1)/2个參考值的数值根据所述数字电源的期望输出电流进行设置，并且依次递减； 当所述数字占空比信号的动态分量小于第(η_1)/2參考值时，所述η个数模转换器维持当前状态； 当所述数字占空比信号的动态分量大于第一參考值时，则所述η个数模转换器的输入信号均减I ; 当所述数字占空比信号的动态分量小于第一參考值而大于第二參考值，则第二数模转换器至第η-l数模转换器的输入信号均减I ; 当所述数字占空比信号的动态分量小于第二參考值而大于第三參考值，则第三数模转换器至第η-2数模转换器的输入信号均减I ; 依次类推，当所述数字占空比信号的动态分量小于第k參考值而大于第k+Ι參考值，则第k+Ι数模转换器至第n-k数模转换器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，
申请(专利权)人：杭州乐图光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：