專利名稱：一種數(shù)字電源控制電路、控制方法以及應(yīng)用其的數(shù)字電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的數(shù)字電源的控制電路、控制方法以及應(yīng)用其的數(shù)字電源。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和功率開關(guān)(MOSFET)構(gòu)成?，F(xiàn)有的開關(guān)電源的實現(xiàn)方式包括模擬控制方式、數(shù)字控制方式以及模數(shù)混合控制方式。采用模擬控制技術(shù)的開關(guān)電源，輸出反饋電壓經(jīng)過誤差放大器產(chǎn)生誤差信號，經(jīng)PID校正補償后與三角波振蕩信號進行比較來產(chǎn)生PWM驅(qū)動信號。這樣的實現(xiàn)方式，控制電路復(fù)雜，元器件數(shù)量多，控制電路成型后很難再進行修改，不利于開關(guān)電源的集成化和小型化。近年來，由于數(shù)字控制方式具有可編程性，設(shè)計可延續(xù)性，元器件數(shù)量少等優(yōu)點而越來越得到廣泛應(yīng)用和認可。采用數(shù)字控制方式，數(shù)字電源的控制回路完全實現(xiàn)了數(shù)字化，反饋電壓信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過DSP芯片的內(nèi)置程序完成PID校正補償和PWM信號調(diào)節(jié)。如圖I所示的一種采用傳統(tǒng)的數(shù)字控制方式的數(shù)字電源，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 11將輸出電壓與單一的基準值進行比較，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；補償電路12根據(jù)所述比較結(jié)果n_digital進行補償控制運算，來產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字占空比信號D_digital ;DPWM模塊13將接收到的數(shù)字占空比信號D_digital轉(zhuǎn)換為方波驅(qū)動信號即PWM控制信號來控制數(shù)字電源的主功率級電路14中的功率開關(guān)S。的開關(guān)動作，進而來調(diào)節(jié)輸出電壓。但是，采用這種數(shù)字控制方式，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 11和DPWM模塊13均為固定的電路結(jié)構(gòu)，因此數(shù)字電源的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能全部由補償電路12來實現(xiàn)，使得數(shù)字電源的補償靈活度不佳，數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的數(shù)字電源控制電路和控制方法，利用補償信號的動態(tài)分量來實時調(diào)節(jié)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的基準值，提高數(shù)字電源控制電路的調(diào)節(jié)速度，改進了數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能。依據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種數(shù)字電源控制電路，應(yīng)用于一數(shù)字電源中，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用以接收所述數(shù)字電源的輸出電壓，并與n個基準值進行比較，比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號，n > 3 ;數(shù)字補償電路，接收所述數(shù)字誤差信號，以相應(yīng)的產(chǎn)生數(shù)字占空比信號；其中所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量傳遞至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以相應(yīng)的改變所述一組基準值的數(shù)值；DPWM模塊，根據(jù)接收到的所述數(shù)字占空比信號，產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。進一步的，所述基準值的數(shù)目n為奇數(shù)，所述n個基準值的數(shù)值以所述數(shù)字電源的期望輸出電壓為中心，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩側(cè)。進一步的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括n個比較器，所述n個比較器的第一輸入端接收所述數(shù)字電源的輸出電壓，第二輸入端分別接收所述n個基準值。進一步的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括數(shù)字譯碼器，用以接收所述n個比較器的輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字誤差信號。
進一步的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括與所述n個基準值一一對應(yīng)的n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器；根據(jù)所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量與(n_l)/2個參考值的大小關(guān)系，調(diào)節(jié)所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號；其中，所述(n-l)/2個參考值的數(shù)值根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電流進行設(shè)置，并且依次遞減；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第(n_l)/2參考值時，所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器維持當前狀態(tài)；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量大于第一參考值時，則所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第一參考值而大于第二參考值，則第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-1數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第二參考值而大于第三參考值，則第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-2數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;依次類推，當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第k參考值而大于第k+1參考值，則第k+1數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為所述n個基準值。進一步的，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括n個計數(shù)器和(n_l)/2個寄存器；其中，所述(n-1)/2個參考值分別存儲在所述(n-1)/2個寄存器中；所述n個計數(shù)器與所述n個數(shù)模
轉(zhuǎn)換器一一對應(yīng)連接。依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種數(shù)字電源控制方法，應(yīng)用于一數(shù)字電源中，包括以下步驟采樣所述數(shù)字電源的輸出電壓；將所述數(shù)字電源的輸出電壓與所述n個基準值分別進行比較，獲得n個比較信號;將所述n個比較信號轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號，n彡3 ;根據(jù)所述數(shù)字誤差信號，產(chǎn)生所述數(shù)字占空比信號；根據(jù)所述數(shù)字占空比信號，產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。
進一步的，所述基準值的數(shù)目n為奇數(shù)，所述n個基準值的數(shù)值以所述數(shù)字電源的期望輸出電壓為中心，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩側(cè)。進一步的，所述n個基準值的產(chǎn)生包括以下步驟采樣數(shù)字電源的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量；將所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量與(n_l)/2個參考值進行比較；所述(n_l)/2個參考值的數(shù)值根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電壓進行設(shè)置，并且依次遞減；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第(n_l)/2個參考值時，n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器維持當前狀態(tài)；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量大于第一參考值時，所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸 入信號均減I ;當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第k參考值而大于第k+1參考值，則第k+1數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為n個基準值。依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種數(shù)字電源，包括上述所述的任一數(shù)字電源控制電路，還包括，功率級電路；所述數(shù)字電源控制電路輸出的PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。依據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字電源控制電路和控制方法，用補償電路的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量來實時調(diào)節(jié)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的多個基準值，所述動態(tài)分量表征了數(shù)字電源的當前輸出電壓的誤差信息，因此，利用所述動態(tài)分量對基準值的調(diào)節(jié)反應(yīng)了當前的誤差信息。當所述動態(tài)分量較小時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的也較??；當所述動態(tài)分量較大時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的增大。通過這種調(diào)節(jié)使模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出能夠快速的跟隨當前輸出電壓的誤差信息，從而通過后續(xù)的補償電路來對這種誤差信息進行快速的響應(yīng)，即快速的調(diào)節(jié)所述數(shù)字占空比信號，來實現(xiàn)對數(shù)字電源的功率開關(guān)的快速調(diào)節(jié)，輸出電壓隨之得到了快速的調(diào)整，顯著提高了數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能。


圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種數(shù)字電源的原理框圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的數(shù)字電源控制電路的原理框圖；圖3所示為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的數(shù)字電源控制電路的原理框圖；圖4所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的數(shù)字電源控制方法的流程圖；圖5所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的n個基準值的產(chǎn)生方法的流程圖；圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的數(shù)字電源的原理框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的數(shù)字電源控制電路的原理框圖。在該實施例中，數(shù)字電源控制電路200包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 23，數(shù)字補償電路22和DPWM模塊21。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器23接收數(shù)字電源的輸出電壓Vtjut，并與n個基準值(V,efl，Vref2,Vref3……vMfn)進行比較，比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號E_digital，這里n取值為n彡3 ;進一步的，所述n個基準值的數(shù)目為奇數(shù)，所述n個基準值的數(shù)值以所述數(shù)字電源的期望輸出電壓為中心，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩側(cè)。例如，所述n個基準值可以設(shè)置為等差數(shù)列，并且第(n+l)/2基準值的數(shù)值與所述期望輸出電壓一致，則所述n個基準值以所述期望輸出電壓為中心，均勻分布在所述期望輸出電壓的兩側(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以得知其他任何合適形式的n個基準值的數(shù)值范圍均可以適用于本發(fā)明的實施例。數(shù)字補償電路22接收所述數(shù)字誤差信號E_digital，并據(jù)以產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字占空比信號D_digital ;其中數(shù)字占空比信號D_digital的動態(tài)分量AD_digital反饋輸入至模數(shù)轉(zhuǎn)換器23，來實時的調(diào)節(jié)n個基準值(VMfl，Vref2, Vref3……Vrefn)的數(shù)值；DPWM模塊21接收所述數(shù)字占空比信號D_digital，應(yīng)用片上定時器等電路輸出PWM控制信號，來驅(qū)動數(shù)字電源中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。這里，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 23可以包括基準值發(fā)生電路201，n個比較器(202-2，202-2，202-3......202-n)和數(shù)字譯碼器 203。基準值發(fā)生電路201根據(jù)接收到的數(shù)字電源中的所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital來實時調(diào)節(jié)n個基準值(VMfl，VMf2，VMf3……V_)的數(shù)值。所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital表征數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差信息。當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital較小時，表征數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差較小，因此，此時僅對n個基準值(VMfl，Vref2，VMf3……VMfn)中的部分值進行調(diào)節(jié)。當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital較大時，表征數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差較大，因此，此時將n個基準值(VMfl，VMf2，Vref3……VMfn)中的全部或者大部分值進行調(diào)節(jié)。n個比較器(202-1，202-2，202-3……202_n)的反相輸入端分別接收數(shù)字電源的輸出電壓Vout，也可以是表征數(shù)字電源的輸出電壓的反饋電壓，同相輸入端分別接收所述n 個基準值(VMfl，Vref2, Vref3……Vrefn), n 個比較器(202-1，201-2，201-3……201-n)的輸出信號表征了當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差信息。數(shù)字譯碼器203將接收到的所述n個比較器(202-1，201-2，201-3……201_n)的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字誤差信號E_digital，然后輸入至數(shù)字補償電路22?？梢姡瑘D2所示的依據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字電源控制電路，用數(shù)字補償電路22的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量來實時調(diào)節(jié)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的多個基準值，所述動態(tài)分量表征 了數(shù)字電源的當前輸出電壓的誤差信息，因此，利用所述動態(tài)分量對基準值的調(diào)節(jié)反應(yīng)了當前的誤差信息。當所述動態(tài)分量較小時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的也較小，當所述動態(tài)分量較大時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的增大。通過上述對基準值的調(diào)節(jié)使模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出能夠快速的跟隨當前輸出電壓的誤差信息，從而通過后續(xù)的補償電路來對這種誤差信息進行快速的響應(yīng)，即快速的調(diào)節(jié)所述數(shù)字占空比信號，來實現(xiàn)對數(shù)字電源的功率開關(guān)的快速調(diào)節(jié)，輸出電壓隨之得到了快速的調(diào)整，顯著提高了數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能。參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明另一實施例的數(shù)字電源控制電路的原理框圖。該實施例在圖2所示的實施例的基礎(chǔ)上，進一步的詳細說明了基準電壓發(fā)生電路的一種具體實現(xiàn)方式。以下將詳細敘述基準電壓發(fā)生電路的工作原理，與圖2所示的實施例相同的部分將不再贅述。在該實施例中，所述基準電壓發(fā)生電路201包括n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC1，DAC2，DAC3……DACn)，n個計數(shù)器，(n_l)/2個寄存器以及處理器DSP。其中，所述(n_l)/2個寄存器相應(yīng)的分別具有(n-l)/2個參考值(REF1，REF2，REF3……REF(n_l)/2)，所述(n_l)/2個參考值的數(shù)值依次遞減，并且根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電壓進行相應(yīng)設(shè)置；例如，可以選擇為遞減的等差數(shù)列。所述n個計數(shù)器分別與相應(yīng)的n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC1，DAC2， DAC3......DACn)中的一個相連接。所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital與所述(n_l)/2個參考值(REFl，REF2，REF3……REF(n_l)/2)進行數(shù)值在處理器DSP中進行比較，當所述動態(tài)變量小于第(n-1)/2參考值時，所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號維持當前狀態(tài)；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital大于第一參考值REFl時，則所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號通過計數(shù)器I至計數(shù)器n均減I ;當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital小于第一參考值REFl而大于第二參考值REF2，則第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-1數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號通過計數(shù)器2至計數(shù)器(n-1)均減 I ;當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital小于第二參考值REF2而大于第三參考值REF3，則第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-2數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號通過計數(shù)器3至計數(shù)器(n-2)均減 I ；依次類推，當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量AD_digital小于第k參考值REFk而大于第k+1參考值REF(k+l)，則第k+1數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號通過計數(shù)器k+1至計數(shù)器n-k均減I ;所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為所述n個基準值(V,efl，Vref2, Vref3……V,efn)。圖3所示的依據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字電源控制電路，用數(shù)字補償電路22的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量來實時調(diào)節(jié)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的n個基準值。根據(jù)當前數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量在(n-l)/2個參考值(REF1，REF2，REF3……REF(n_l)/2)表示的一個數(shù)值范圍內(nèi)的位置，來相應(yīng)的通過計數(shù)器獲得一組數(shù)字信號，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而獲得所述n個基準值(VMf PVref2^ef3……VMfn)。所述動態(tài)分量表征了數(shù)字電源的當前輸出電壓的誤差信息，因此，利用所述動態(tài)分量對基準值的調(diào)節(jié)反應(yīng)了當前的誤差信息，當所述動態(tài)分量較小時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的也較小，當所述動態(tài)分量較大時，對基準值的調(diào)節(jié)相應(yīng)的增大。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸出能夠快速的跟隨當前輸出電壓的誤差信息，從而通過后續(xù)的補償電路來對這種誤差信息進行快速的響應(yīng)，即快速的調(diào)節(jié)所述數(shù)字占空比信號，來實現(xiàn)對數(shù)字電源的功率開關(guān)的快速調(diào)節(jié)，輸出電壓隨之得到了快速的調(diào)整，顯著提高了數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能。參考圖4，所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的數(shù)字電源控制方法的流程圖，包括以下步驟S401 :米樣數(shù)字電源的輸出電壓；S402 :將所述數(shù)字電源的輸出電壓與n個基準值(VMfl，Vref2，VMf3……Vrefn)分別進行比較，獲得n個比較信號，n^3；S403:將所述n個比較信號轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號；
S404 :根據(jù)所述數(shù)字誤差信號，產(chǎn)生數(shù)字占空比信號，并且根據(jù)所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量對所述n個基準值的數(shù)值進行調(diào)節(jié)；S405:根據(jù)所述數(shù)字占空比信號，產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。其中，所述n個基準值的數(shù)目為奇數(shù)，所述n個基準值的數(shù)值依次遞減，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩側(cè)。所述n個基準值的數(shù)值可以根據(jù)實際需要進行相應(yīng)的設(shè)置，例如，可以將所述n個基準值的數(shù)值設(shè)置為一等差數(shù)列，并且第(n+l)/2基準值的數(shù)值與所述期望輸出電壓一致，則所述n個基準值以所述期望輸出電壓為中心，均勻分布在所述期望輸出電壓的兩側(cè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以得知其他任何合適形式的n個基準值的數(shù)值范圍均可以適用于本發(fā)明的實施例。并且，所述n個基準值的數(shù)值可以根據(jù)所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量進行實時調(diào)節(jié)，所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量表征數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差信息，因此，當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量較大時，表示數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差較大，此時，將n個基準值中的全部或者部分數(shù)值調(diào)節(jié)為向所述數(shù)字電源的期望輸出電壓靠攏，以增強調(diào)節(jié)效果；當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量較小時，表示數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差較小，如果誤差足夠小，可以不對n個基準值的數(shù)值進行調(diào)節(jié)；如果誤差略大，則將n個基準值中的部分基準值的數(shù)值調(diào)節(jié)為向所述數(shù)字電源的期望輸出電壓靠攏。因此，依據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字電源控制方法，數(shù)字誤差信號能夠快速的跟蹤當前輸出電壓的誤差信息，從而對這種誤差信息進行快速的響應(yīng)，即快速的調(diào)節(jié)所述數(shù)字占空比信號，來實現(xiàn)對數(shù)字電源的功率開關(guān)的快速調(diào)節(jié)，輸出電壓隨之得到了快速的調(diào)整，顯著提高了數(shù)字電源的動態(tài)響應(yīng)性能。參考圖5，所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的n個基準值的產(chǎn)生方法的流程圖，其包括以下步驟S501 :采樣數(shù)字電源的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量；S502 :將所述動態(tài)分量與(n-1)/2個參考值進行比較；所述(n-1) /2個參考值的數(shù)值依次遞減；所述(n-1) /2個參考值的數(shù)值根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電壓進行設(shè)置；
S503 :當所述動態(tài)分量小于第(n-1)/2參考值時，與所述n個基準值——對應(yīng)的n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器維持當前狀態(tài)；S504:當所述動態(tài)分量大于第一參考值時，所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;S505 當所述動態(tài)變量小于第k參考值而大于第k+1參考值，則第k+1數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ;進一步的，可以通過與所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器一一對應(yīng)的n個計數(shù)器來實現(xiàn)對數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸入信號的改變；S506 :所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為n個基準值。 通過上述依據(jù)本發(fā)明實施例的n個基準值的產(chǎn)生方法，根據(jù)所述動態(tài)變量在(n-1)/2個參考值所確定的一數(shù)值范圍內(nèi)的位置，來相應(yīng)的通過一組計數(shù)器來調(diào)節(jié)n個基準值中全部或者部分基準值的數(shù)值。參考圖6，所示為依據(jù)本發(fā)明一實施例的一種數(shù)字電源的原理框圖。在該實施例中，所述數(shù)字電源600包括功率級電路601和數(shù)字電源控制電路602。其中，功率級電路601可以為包括功率開關(guān)，整流開關(guān)，電感和濾波電路的降壓型、升壓型、升壓-降壓型或者隔離式拓撲結(jié)構(gòu)；數(shù)字電源控制電路602可以為上述所述的依據(jù)本發(fā)明實施例的任一數(shù)字電源控制電路，如圖2和圖3，以及基于本發(fā)明公開的上述實施例的合理變形。所述數(shù)字電源控制電路輸出的PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。需要說明的是，本發(fā)明各個實施例間名稱相同的器件功能也相同，且改進行性的實施例可分別與上述多個相關(guān)實施例進行結(jié)合，但說明時僅已在上一實施例的基礎(chǔ)上舉例說明。并且，以上僅是以如圖2圖3所示的電路為例對本實施例中的數(shù)字電源控制電路進行說明，但這兩種電路的結(jié)構(gòu)包括但并不限定于以上公開的形式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明實施例所述的相關(guān)電路的功能即可，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明實施例公開的電路的基礎(chǔ)上所做的相關(guān)的改進，也在本發(fā)明實施例的保護范圍之內(nèi)。另外，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.ー種數(shù)字電源控制電路，應(yīng)用于ー數(shù)字電源中，其特征在于，包括 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用以接收所述數(shù)字電源的輸出電壓，并與η個基準值進行比較，比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號，n ^ 3 ； 數(shù)字補償電路，接收所述數(shù)字誤差信號，以相應(yīng)的產(chǎn)生數(shù)字占空比信號；其中所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量傳遞至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以相應(yīng)的改變所述ー組基準值的數(shù)值； DPWM模塊，根據(jù)接收到的所述數(shù)字占空比信號，產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字電源控制電路，其特征在干，η為奇數(shù)，所述η個基準值的數(shù)值以所述數(shù)字電源的期望輸出電壓為中心，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩偵れ
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電源控制電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括η個比較器，所述η個比較器的第一輸入端接收所述數(shù)字電源的輸出電壓，第二輸入端分別接收所述η個基準值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電源控制電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括數(shù)字譯碼器，用以接收所述η個比較器的輸出信號，并將所述輸出信號轉(zhuǎn)換為所述數(shù)字誤差信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字電源控制電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括與所述η個基準值--對應(yīng)的η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 根據(jù)所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量與(η-1)/2個參考值的大小關(guān)系，調(diào)節(jié)所述η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號；其中，所述(η_1)/2個參考值的數(shù)值根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電流進行設(shè)置，并且依次遞減； 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第(η_1)/2參考值時，所述η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器維持當前狀態(tài)； 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量大于第一參考值時，則所述η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第一參考值而大于第二參考值，則第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第η-l數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第二參考值而大于第三參考值，則第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第η-2數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 依次類推，當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第k參考值而大于第k+Ι參考值，則第k+Ι數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 所述η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為所述η個基準值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電源控制電路，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器還包括η個計數(shù)器和(η-1)/2個寄存器；其中，所述(η-1)/2個參考值分別存儲在所述(η_1)/2個寄存器中；所述η個計數(shù)器與所述η個數(shù)模轉(zhuǎn)換器一一對應(yīng)連接。
7.ー種數(shù)字電源控制方法，應(yīng)用于一數(shù)字電源中，其特征在于，包括以下步驟采樣所述數(shù)字電源的輸出電壓； 將所述數(shù)字電源的輸出電壓與所述n個基準值分別進行比較，獲得n個比較信號； 將所述n個比較信號轉(zhuǎn)換為表征所述數(shù)字電源的當前輸出電壓與期望輸出電壓之間的誤差的數(shù)字誤差信號，n≥3; 根據(jù)所述數(shù)字誤差信號，產(chǎn)生所述數(shù)字占空比信號； 根據(jù)所述數(shù)字占空比信號，產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字電源控制方法，其特征在于，n為奇數(shù)，所述n個基準值的數(shù)值以所述數(shù)字電源的期望輸出電壓為中心，分布在所述數(shù)字電源的期望輸出電壓的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字電源控制方法，其特征在于，所述n個基準值的產(chǎn)生包括以下步驟 采樣數(shù)字電源的數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量； 將所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量與(n-1)/2個參考值進行比較；所述(n-l)/2個參考值的數(shù)值根據(jù)所述數(shù)字電源的期望輸出電壓進行設(shè)置，并且依次遞減； 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第(n_l)/2個參考值時，n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器維持當前狀態(tài)； 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量大于第一參考值時，所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 當所述數(shù)字占空比信號的動態(tài)分量小于第k參考值而大于第k+1參考值，則第k+1數(shù)模轉(zhuǎn)換器至第n-k數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入信號均減I ; 所述n個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號作為n個基準值。
10.一種數(shù)字電源，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6所述的任一數(shù)字電源控制電路，還包括，功率級電路；所述數(shù)字電源控制電路輸出的PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓一致，并且，當所述數(shù)字電源的輸出電壓與期望輸出電壓不一致時，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字電源控制電路及其控制方法，應(yīng)用于一數(shù)字電源中，其利用一模數(shù)轉(zhuǎn)換器來接收所述數(shù)字電源的輸出電壓，并與n個基準值進行比較，以產(chǎn)生數(shù)字誤差信號，n≥3；然后根據(jù)接收到的所述數(shù)字誤差信號產(chǎn)生數(shù)字占空比信號，并將動態(tài)分量傳遞至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器來調(diào)節(jié)所述一組基準值；根據(jù)接收到的所述數(shù)字占空比信號，利用一DPWM模塊產(chǎn)生PWM控制信號來控制所述數(shù)字電源中的功率開關(guān)的開關(guān)動作，保證所述數(shù)字電源的輸出電壓快速恢復(fù)至所述期望輸出電壓。
文檔編號H02M3/157GK102684495SQ20121015174
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者張曉峰 申請人:杭州樂圖光電科技有限公司