CN110224594B - 一种直流降压电路的输出电压控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种直流降压电路的输出电压控制方法和装置，属于电力电子技术领域。所述方法包括根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准；根据所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长；根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。本申请实施例能够在无法对直流降压电路的输出电压进行检测的情况下，通过控制开关器件的通断时长，达到对输出电压进行补偿，从而稳定输出电压的目的。

Description

一种直流降压电路的输出电压控制方法和装置

技术领域

本申请实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种直流降压电路的输出电压控制方法和装置。

背景技术

实际应用中，为适应各种电器或者电路元件的供电需求，常常需要对电压进行变换。对交流电压进行变换主要是利用变压器两端的匝比等于变压器两端的电压比的特性进行变换；对直流电压进行变换主要是利用斩波的方法。

在直流斩波电路中，一般要求对输入电压和输出电压进行检测，以对电压进行精确的控制。但是，在芯片本身的AD口不足或者硬件电路本身尺寸限制的情况下，往往会缺少输出电压反馈电路，因而无法对输出电压进行检测，进而不能对电压进行精确的控制。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种直流降压电路的输出电压控制方法和装置，用于在无法对直流降压电路的输出电压进行检测的情况下，通过控制开关器件的通断时长，达到对输出电压进行补偿，从而稳定输出电压的目的。

第一方面，本申请实施例提供了一种直流降压电路的输出电压控制方法，包括：根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准；

根据所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长；

根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制；

其中，所述初始通电时长是根据所述直流降压电路中开关器件的占空比和载波周期得到的通电时长。

可选地，在基于第一方面的本申请实施例中，补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

可选地，在基于第一方面的本申请实施例中，根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

利用电压测量设备对所述直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

可选地，在基于第一方面的本申请实施例中，所述根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

根据所述至少两组测量值，拟合一元一次方程；

确定所述一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定所述一元一次方程的截距为补偿基准。

可选地，在基于第一方面的本申请实施例中，所述根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：

根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制所述直流降压电路中的开关器件的通断时间；

根据所述开关器件的通断时间，对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。

第二方面，本申请实施例还提供了一种直流降压电路的输出电压控制装置，所述装置包括补偿系数和补偿基准模块、补偿通电时长模块以及输出电压控制模块，其中，

所述补偿系数和补偿基准模块和所述补偿通电时长模块连接，用于根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准，并将得到的补偿系数和补偿基准发送给所述补偿通电时长模块；

所述补偿通电时长模块和所述补偿系数和补偿基准模块，以及所述输出电压控制模块连接，用于根据接收到的所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长，并将补偿通电时长发送给所述输出电压控制模块；

所述输出电压控制模块和所述补偿通电时长模块连接，用于根据接收到的补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制；

其中，所述初始通电时长是根据所述直流降压电路中开关器件的占空比和载波周期得到的通电时长。

可选地，在基于第二方面的本申请实施例中，补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

可选地，在基于第二方面的本申请实施例中，所述补偿系数和补偿基准模块根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

利用电压测量设备对所述直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

可选地，在基于第二方面的本申请实施例中，所述根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

根据所述至少两组测量值，拟合一元一次方程；

确定所述一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定所述一元一次方程的截距为补偿基准。

可选地，在基于第二方面的本申请实施例中，所述输出电压控制模块根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：

根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制所述直流降压电路中的开关器件的通断时间；

根据所述开关器件的通断时间，对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。

由以上技术方案可见，在由于芯片本身的AD口不足或者硬件电路本身尺寸有限制导致直流降压电路中缺少输出电压反馈电路的情况下，本申请实施例能够基于直流降压电路的输入电压，对直流降压电路中开关器件的通电时长进行补偿，即对脉冲宽度调制中的高电平持续时间进行补偿，进而通过控制直流降压电路中开关器件的通断时间控制输出电压的稳定性，即控制不管直流降压电路中的输入电压如何变化，都能得到所需要的输出电压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中一种直流降压电路的输出电压控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中一种直流斩波降压电路的示意图；

图3为本申请实施例中一种输入电压采样电路图；

图4为本申请实施例中一种直流降压电路的输出电压控制装置的功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。

基于已有技术中，一般情况下，进行电压变化的电路都具有电压反馈电路，电压反馈电路用于对输出电压进行检测，从而对输出电压进行精确的控制。但是由于硬件本身的限制，一些情况下，无法对输出电压进行检测，进而不能对输出电压进行精确的控制，基于这种情况，本申请实施例提供了一种直流降压电路的输出电压控制方法，如图1所示，包括步骤S100～S300，具体地：

S100：根据直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准。

图2所示电路为直流降压电路，由于直流降压电路中其它元件的分压以及电容的充放电特性，得到的输出电压并不是一个稳定的值，而是随着输入电压的升高，输出电压也在升高；随着输入电压的降低，输出电压也降低。因此本申请实施例根据输入电压对直流降压电路的初始通电时长duty进行补偿以达到对输出电压补偿的目的，从而不管直流降压电路中的输入电压如何变化，都能得到稳定的输出电压。

对于直流降压电路，输入电压Vin和需要的输出电压Vout，以及载波周期period的关系可通过以下公式表示：

式中duty为直流降压电路的初始通电时长，

可用来表示直流降压电路中开关器件(如图2中的Q1)的占空比。

实际应用中，一方面，电路中的电阻和电感有一定的分压，但是这部分分压并没有体现在上述公式中；另一方面，电路中的电容具有充放电特性，即在压差大时，充电速度快，压差小时，充电速度慢，也就是说，当输入电压高时，充电到目标输出电压的时间短；当输入电压低时，充电到目标输出电压的时间长，但上述计算公式里也没有考虑到充电速度的变化。

理论上来说，对初始通电时长duty的补偿为一个指数补偿，其与电容电感的大小以及负载的特性等相关，但考虑斩波时间的特性以及在t→0的情况下，指数函数可以做如下近似：

因而可以将对初始通电时长duty的补偿看做是一个线性补偿，本申请实施例中通过确定的补偿系数和补偿基准对初始通电时长duty进行补偿。

在一示例性实施例中，得到补偿系数和补偿基准的步骤包括：

利用电压测量设备对直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

实际操作中，在对直流降压电路的初始通电时长duty进行补偿之前，利用直流降压电路以外的电压测量设备，比如万用表或者直流数字电压表等对直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组输入电压和输出电压对，然后根据至少两组输入电压和输出电压对，得到补偿系数和补偿基准。实际操作中，如图3所示，可通过V_sample端口对直流降压电路的输入电压以一定采样周期进行分压采样，得到输入电压的采样V_sample作为输入电压的测量值。

在一示例性实施例中，根据至少两组测量值，拟合一元一次方程；确定一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定一元一次方程的截距为补偿基准。

具体地，假设得到五组输入电压和输出电压的测量值，记五组输入电压和输出电压的测量值为(xi，yi)，其中i＝1～5。设一元一次方程为y＝kx+b，记x'＝(x1+x2+x3+x4+x5)/5，y'＝(y1+y2+y3+y4+y5)/5为平均数，则拟合结果为：k＝∑(xi-x')(yi-y')/∑(xi-x')^2，b＝y'-kx'。因此，可确定k为补偿系数K_gain，b为补偿基准V_zero。

确定补偿系数K_gain和补偿基准V_zero后，执行步骤S200：

根据所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长。

补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

通过对直流降压电路的通电时长进行补偿，将输出电压随着输入电压的变化而变化的部分抵消掉，从而可以得到稳定的电压输出。

S300：根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。

在一示例性实施例中，根据补偿通电时长对直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制直流降压电路中的开关器件的通断时间；根据开关器件的通断时间，对直流降压电路中的输出电压进行控制。

具体地，如图2所示，可根据补偿通电时长，运用脉冲宽度调制的方式控制开关器件Q1的通断时间，进而完成直流降压电路中Vout+与Vout-两端电压的斩压控制。

基于同样的发明构思，如图4所示，本申请实施例还提供了一种直流降压电路的输出电压控制装置400，包括补偿系数和补偿基准模块401、补偿通电时长模块402以及输出电压控制模块403，其中，

补偿系数和补偿基准模块401和补偿通电时长模块402连接，用于根据直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准，并将得到的补偿系数和补偿基准发送给补偿通电时长模块402；

补偿通电时长模块402和补偿系数和补偿基准模块401，以及输出电压控制模块403连接，用于根据接收到的补偿系数和补偿基准，对直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长，并将补偿通电时长发送给输出电压控制模块403；

输出电压控制模块403和补偿通电时长模块402连接，用于根据接收到的补偿通电时长对直流降压电路中的输出电压进行控制；

其中，初始通电时长是根据直流降压电路中开关器件的占空比和载波周期得到的通电时长。

在一示例性实施例中，补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

在一示例性实施例中，补偿系数和补偿基准模块401根据直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

利用电压测量设备对直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

在一示例性实施例中，根据至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

根据至少两组测量值，拟合一元一次方程；

确定一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定一元一次方程的截距为补偿基准。

在一示例性实施例中，输出电压控制模块403根据补偿通电时长对直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：

根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制直流降压电路中的开关器件的通断时间；

根据开关器件的通断时间，对直流降压电路中的输出电压进行控制。

本申请实施例中的补偿系数和补偿基准模块401、补偿通电时长模块402以及输出电压控制模块403用于执行上述方法实施例中的步骤。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的功能模块及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其他的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读存储介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种直流降压电路的输出电压控制方法，其特征在于，包括：

根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准；

根据所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长；

根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制；

其中，所述初始通电时长是根据所述直流降压电路中开关器件的占空比和载波周期得到的通电时长；

补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

2.根据权利要求1所述的直流降压电路的输出电压控制方法，其特征在于，

根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

利用电压测量设备对所述直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

3.根据权利要求2所述的直流降压电路的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

根据所述至少两组测量值，拟合一元一次方程；

确定所述一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定所述一元一次方程的截距为补偿基准。

4.根据权利要求1所述的直流降压电路的输出电压控制方法，其特征在于，所述根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：

根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制所述直流降压电路中的开关器件的通断时间；

根据所述开关器件的通断时间，对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。

5.一种直流降压电路的输出电压控制装置，其特征在于，所述装置包括补偿系数和补偿基准模块、补偿通电时长模块以及输出电压控制模块，其中，

所述补偿系数和补偿基准模块和所述补偿通电时长模块连接，用于根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准，并将得到的补偿系数和补偿基准发送给所述补偿通电时长模块；

所述补偿通电时长模块和所述补偿系数和补偿基准模块，以及所述输出电压控制模块连接，用于根据接收到的所述补偿系数和所述补偿基准，对所述直流降压电路的初始通电时长进行补偿，得到补偿通电时长，并将补偿通电时长发送给所述输出电压控制模块；

所述输出电压控制模块和所述补偿通电时长模块连接，用于根据接收到的补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制；

其中，所述初始通电时长是根据所述直流降压电路中开关器件的占空比和载波周期得到的通电时长；

补偿通电时长duty_out的公式为：

duty_out＝duty+K_gain*(V_in-V_zero)

其中，duty为所述直流降压电路的初始通电时长，K_gain为补偿系数，V_zero为补偿基准，V_in为所述直流降压电路的输入电压。

6.根据权利要求5所述的直流降压电路的输出电压控制装置，其特征在于，

所述补偿系数和补偿基准模块根据所述直流降压电路的输入电压和输出电压之间的对应关系，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

利用电压测量设备对所述直流降压电路的输入电压和输出电压进行测量，得到至少两组测量值；

根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准。

7.根据权利要求6所述的直流降压电路的输出电压控制装置，其特征在于，

所述根据所述至少两组测量值，得到补偿系数和补偿基准的步骤具体为：

根据所述至少两组测量值，拟合一元一次方程；

确定所述一元一次方程的斜率为补偿系数，以及确定所述一元一次方程的截距为补偿基准。

8.根据权利要求5所述的直流降压电路的输出电压控制装置，其特征在于，

所述输出电压控制模块根据补偿通电时长对所述直流降压电路中的输出电压进行控制的步骤为：

根据补偿通电时长，利用脉冲宽度调制控制所述直流降压电路中的开关器件的通断时间；

根据所述开关器件的通断时间，对所述直流降压电路中的输出电压进行控制。

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