CN110299819A - 一种数字化电源控制电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种数字化电源控制电路以及方法，其中数字化电源控制电路包括：开关电源电路，电压比较电路、电压检测电路和微处理器；所述开关电源电路的第一输出端与所述电压比较电路的第一输入端以及所述电压检测电路的输入端连接，所述电压比较电路的第二输入端和所述微处理器的第一输入端连接，上述电压比较电路的输出端与所述开关电源电路的反馈控制端连接。本申请实施例可以通过微处理器输出的参考电压信号动态调节开关电源电路的输出电压，从而提升输出电压的稳定性以及精度。

Description

一种数字化电源控制电路及方法
技术领域
本申请涉及数字化电源控制电路技术领域，尤其涉及一种数字化电源控制电路及方法。
背景技术
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管导通和断开的时间比率，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(Pulse Width Modulation,PWM)控制开关管构成，例如正激开关电源以及反激开关电源。目前在中小功率开关电源市场有着广泛的应用；然而，传统的开关电源容易受环境的影响，输出电压精度低，稳定性差。
发明内容
本申请实施例提供一种数字化电源控制电路，可动态调节输出电压，提升输出电压的精度和稳定性。
第一方面，本申请实施例提供了一种数字化电源控制电路，该数字化电源控制电路包括：开关电源电路，电压比较电路、电压检测电路和微处理器；
所述开关电源电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端以及反馈控制端，所述电压比较电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述电压检测电路包括输入端和输出端，所述微处理器包括第一输入端和第一输出端；所述开关电源电路的第一输出端与所述电压比较电路的第一输入端以及所述电压检测电路的输入端连接，所述电压比较电路的第二输入端和所述微处理器的第一输入端连接，上述电压比较电路的输出端与所述开关电源电路的反馈控制端连接；
所述开关电源电路，用于从所述开关电源电路的第一输入端和第二输入端输入源电源信号，以及从所述反馈控制端输入反馈控制信号，从所述开关电源电路的第一输出端和第二输出端输出直流电源信号；所述电压检测电路，用于从所述电压检测电路的输入端输入的所述开关电源电路第一输出端上的实时电压信号，从所述电压检测电路的输出端输出端口电压信号；所述微处理器，用于从所述微处理器的第一输入端输入的所述端口电压信号，从所述微处理器的第一输出端输出参考电压信号；所述电压比较电路，用于从所述电压比较电路的第一输入端和第二输入端分别输入的所述实时电压信号和所述参考电压信号，从所述电压比较电路的输出端输出所述反馈控制信号。
在一种可选的实施方式中，所述电压比较电路包括：第一电容、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第一运算放大器的输出端与所述电压比较电路的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述电压比较电路的第一输入端连接，所述第二电阻的第二端为公共接地端；所述第一运算放大器的反相输入端与所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端以及第五电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述电压比较电路的第二输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第五电阻的第二端为所述公共接地端；所述电容的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接。
在一种可选的实施方式中，在所述微处理器输出的参考电压信号为PWM参考电压信号的情况下，所述电压比较电路还包括：参考电压滤波电路；
所述参考电压滤波电路包括：第二运算放大器、第二电容、第六电阻和第七电阻；
所述第二运算放大器的输出端与所述第三电阻的第二端、所述第二运算放大器的反相输入端以及所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第一端以及第七电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第七电阻的第二端与所述电压比较电路的第二输入端连接。
在一种可选的实施方式中，所述电压检测电路包括第三运算放大器、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；
所述第三运算放大器的输出端与所述电压检测电路的输出端以及所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述运算放大器的反相输入端以及所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端与所述公共接地端连接，所述第三运算放大器的正相输入端与所述第八电阻的第一端以及第九电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述公共接地端连接，所述第九电阻的第二端与所述电压检测电路的输入端连接。
在一种可选的实施方式中，所述开关电源电路的第二输出端上包括分流电阻，所述数字化电源控制电路还包括：电流检测电路和开关保护电路；
所述电流检测电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述开关保护电路包括输入端、输出端和控制端，所述微处理器还包括第二输入端和第二输出端；
所述电流检测电路的第一输入端与所述开关电源电路的第二输出端以及所述分流电阻的第一端连接，所述电流检测电路的第二输入端与所述分流电阻的第二端连接，所述电流检测电路的输出端与所述微处理器的第二输入端连接；所述开关保护电路的输入端和所述开关电源电路的第一输出端连接，所述开关保护电路的输出端与所述电压检测电路的输入端以及负载连接，所述开关保护电路的控制端与所述微处理器的第二输出端连接；
所述电流检测电路，用于通过所述分流电阻以及所述电流检测电路的第一输入端和第二输入端输入所述开关电源电路第一输出端上的实时电流信号，从所述电流检测电路的输出端输出端口电流信号；所述微处理器，还用于从所述微处理器的第二输入端输入的所述端口电流信号，从所述微处理器的第二输出端口输出第一开关控制信号；所述开关保护电路，用于从所述控制端输入所述第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述开关保护电路的输入端与输出端之间的导通与关端。
在一种可选的实施方式中，所述微处理器还包括参数接收端口；
所述参数接收端口，用于接收参数信息号，所述参数信号包括目标电压信号、电压差阈值、电流阈值和上电参数；
所述微处理器，用于根据所述端口电压信号和所述目标电压信号以及所述电压差阈值从所述微处理器的第一输出端输出所述参考电压信号；
所述微处理器，用于根据所述端口电流信号和所述电流阈值从所述微处理器的第二输出端输出所述第一开关控制信号。
在所述数字化电源控制电路上电时，所述微处理器，用于根据所述上电参数从所述微处理器的第二输出端输出所述第二开关控制信号，所述第二开关控制信号用于控制所述开关保护电路的输入端与输出端之间在预设时长内从断开状态转变为导通状态。
在一种可选的实施方式中，所述开关保护电路包括PMOS开关管；
所述PMOS开关管的S极与所述开关保护电路的输入端连接，所述PMOS开关管的D极与所述开关保护电路的输出端连接，所述PMOS开关管的G极与所述开关保护电路的控制端连接；
在所述开关电源电路上电时，所述微处理器，具体用于向所述PMOS开关管的G极输出脉冲宽度调制PWM开关控制信号，所述脉冲宽度调制PWM开关控制信号的占空比在配置时间内从100％渐变到0％；
在所述开关电源电路上电时，所述PMOS开关管，用于根据所述微处理器输出的脉冲宽度调制PWM开关控制信号在所述配置时间内控制所述开关电源电路输出端与负载之间由断开渐变为导通状态。
在本申请实施例中，通过反馈控制电路采集开关电源电路的输出电压信号，并根据采集到的输出电压信号和设定的目标电压输出参考电压信号，然后比较电路通过开关电源电路的输出电压信号和参考电压信号生成反馈信号；接着开关控制电路根据该反馈信号输出第一开关控制信号来调节开关电源电路的输出电压。通过本申请实施例通可以利用软件算法使用采集到的输出电压和设定的目标电压得到参考电压，来动态调节开关电源电路的输出电压，提升了开关电源输出电压的精度和稳定性。
第二方面，本申请实施例提供了一种数字化电源控制方法，该方法包括：
采集实时输出电压；
计算所述实时输出电压与目标电压的电压差；
根据所述电压差和电压差阈值得到参考电压，所述参考电压用于和所述实时输出电压进行比较得到反馈控制信号，所述反馈控制信号用于将所述实时输出电压调整至所述目标电压。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述电压差和电压差阈值得到参考电压包括：
根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长；
使用以下公式调整所述参考电压：
Vref-set＝Vref+ΔVadj；
其中，Vref-set为调整后的参考电压；Vref为调整前的参考电压；ΔVadj为所述电压调整步长。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长包括：
在所述实时电压大于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则按预设值增大所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则控制数字化电源控制电路处于保护状态；
在所述实时电压小于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则按预设值减小所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则控制数字化电源控制电路处于保护状态。
在本申请实施例中，通过采集输出电压信号，并根据采集到的输出电压信号和设定的目标电压计算得到参考电压信号，然后比较输出电压信号和参考电压信号得到反馈信号；并利用反馈信号来调节输出电压，使其达到目标电压。通过本申请实施例可以使用软件算法使用采集到的输出电压和设定的目标电压得到参考电压，来动态调节开关电源电路的输出电压，提升了开关电源输出电压的精度和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请实施例提供一种数字化电源控制电路的示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种数字化电源控制电路的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种反激式数字化电源控制电路示意图；
图4为本申请实施例提供的一种正激式数字化电源控制电路示意图；
图5为本申请实施例公开的一种电压比较电路的结构示意图；
图6为本申请实施例公开的另一种电压比较电路的结构示意图；
图7为本申请实施例公开的一种电压检测电路的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种数字化电源控制方法的示意流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参见图1，图1是本申请实施例提供一种数字化电源控制电路的示意图，该数字化电源控制电路包括：开关电源电路10、电压比较电路20、电压检测电路30和微处理器40，其中：
所述开关电源电路10包括第一输入端11、第二输入端12、第一输出端13、第二输出端14以及反馈控制端15，所述电压比较电路20包括第一输入端21、第二输入端22和输出端23，所述电压检测电路30包括输入端31和输出端32，所述微处理器40包括第一输入41端和第一输出端42；所述开关电源电路10的第一输出端13与所述电压比较电路20的第一输入端21以及所述电压检测电路30的输入端31连接，所述电压比较电路20的第二输入端22和所述微处理器40的第一输入端41连接，上述电压比较电路20的输出端23与所述开关电源电路10的反馈控制端15连接；
所述开关电源电路10，用于从所述开关电源电路10的第一输入端11和第二输入端12输入源电源信号，以及从所述反馈控制端15输入反馈控制信号，从所述开关电源电路10的第一输出端13和第二输出端14输出直流电源信号；所述电压检测电路30，用于从所述电压检测电路30的输入端31输入的所述开关电源电路10第一输出端13上的实时电压信号，从所述电压检测电路30的输出端32输出端口电压信号；所述微处理器40，用于从所述微处理器40的第一输入端41输入的所述端口电压信号，从所述微处理器40的第一输出端42输出参考电压信号；所述电压比较电路20，用于从所述电压比较电路20的第一输入端21和第二输入端22分别输入的所述实时电压信号和所述参考电压信号，从所述电压比较电路20的输出端23输出所述反馈控制信号。其中，上述源电源信号可以是交流电源信号，例如市电；也可以是直流电源信号。
本申请实施例中，微处理器40通过电压检测电路30采集开关电源电路10的实时电压信号和目标电压信号的输出参考电压，并通过电压比较电路20比较参考电信号和实时电压信号给出反馈控制信号，以控制开关电源电路10输出的实时电压信号达到目标电压信号的值，从而实现了通过微处理器40输出的参考电压信号动态调节开关电源电路10的输出电压，提升了输出电压的稳定性以及精度。
参见图2，图2是本申请实施例提供的另一种数字化电源控制电路的示意图，该数字化电源控制电路包括：开关电源电路10、电压比较电路20、电压检测电路30、电流检测电路60、开关保护电路50和微处理器40，其中：
所述开关电源电路10包括第一输入端11、第二输入端12、第一输出端13、第二输出14端以及反馈控制端15，所述电压比较电路20包括第一输入端21、第二输入端22和输出端23，所述电压检测电路30包括输入端和输出端，所述微处理器40包括第一输41入端、第二输入端43、第一输出端42和第二输出端44；所述电流检测电路60包括第一输入端61、第二输入端62和输出端63，所述开关保护电路50包括输入端51、输出端52和控制端53。
所述开关电源电路的第一输出端13与所述电压比较电路20的第一输入端21以及所述电压检测电路30的输入端31连接，所述电压比较电路20的第二输入端22和所述微处理器40的第一输入端41连接，上述电压比较电路20的输出端23与所述开关电源电路的反馈控制端15连接；所述电流检测电路60的第一输入端61与所述开关电源电路10的第二输出端14以及所述分流电阻的第一端连接，所述电流检测电路60的第二输入端62与所述分流电阻的第二端连接，所述电流检测电路60的输出端与所述微处理器40的第二输入端43连接；所述开关保护电路50的输入端51和所述开关电源电路的第一输出端13连接，所述开关保护电路50的输出端52与所述电压检测电路30的输入端31以及负载连接，所述开关保护电路50的控制端53与所述微处理器40的第二输出端44连接。
所述开关电源电路10，用于从所述开关电源电路10的第一输入端11和第二输入端12输入源电源信号，以及从所述反馈控制端15输入反馈控制信号，从所述开关电源电路10的第一输出端13和第二输出端14输出直流电源信号；所述电压检测电路30，用于从所述电压检测电路30的输入端31输入的所述开关电源电路10第一输出端13上的实时电压信号，从所述电压检测电路30的输出端32输出端口电压信号；所述微处理器40，用于从所述微处理器40的第一输入端41输入的所述端口电压信号，从所述微处理器40的第一输出端42输出参考电压信号；所述电压比较电路20，用于从所述电压比较电路20的第一输入端2121和第二输入端22分别输入的所述实时电压信号和所述参考电压信号，从所述电压比较电路20的输出端23输出所述反馈控制信号。所述电流检测电路60，用于通过所述分流电阻以及所述电流检测电路60的第一输入端61和第二输入端输入所述开关电源电路10第一输出端13上的实时电流信号，从所述电流检测电路60的输出端输出端口电流信号；所述微处理器40，还用于从所述微处理器40的第二输入端43输入的所述端口电流信号，从所述微处理器40的第二输出端44口输出第一开关控制信号；所述开关保护电路50，用于从所述控制端输入所述第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述开关保护电路50的输入端51与输出端之间的导通与关端。
如图2所示，上述开关电源电路10将输入的源电源信号Vi转换为实时电压信号Vo输出，以供负载使用。在上述开关电源电路10有信号输出之后，上述电压检测电路30将从上述开关电源电路10的第一输出端输出的实时电压信号Vo转换为端口电压信号Vp-vol。然后上述微处理器40根据预设的目标电压Vo-set和上述端口电压信号Vp-vol计算参考电压信号的值Vref-set，接着上述微处理器40按照Vref-set从上述微处理器40的第一输出端42输出上述参考电压信号Vref。接着上述电压比较电路20根据Vo和Vref输出上述反馈控制信号P。最后上述开关电源电路10根据反馈控制信号P将上述开关电源电路10输出的Vo调整至Vo-set。另外，当微处理器40根据上述电流检测电路60得到的端口电流信号Ip-cur以及预设的电流阈值Io-threshold确定Ip-cur>Io-threshold时，则通过微处理器40的第二输出端44像上述开关保护电路50发送第三开关控制信号，使上述开关保护电路50处于断开状态，即断开开关电源与负载之间的连接，使得上述制数字化电源控制电路处于保护状态。
其中，上述微处理器40根据预设的目标电压Vo-set和上述端口电压信号Vp-vol计算参考电压信号的值Vref-set具体可以包括：上述为处理器根据Vp-vol计算Vo-set和Vo的电压差ΔV。然后根据所述电压差和所述电压差阈值确定电压调节步长；然后使用以下公式调整所述参考电压：
Vref-set＝Vref+ΔVadj；
其中，Vref-set为调整后的参考电压；Vref为调整前的参考电压；ΔVadj为所述电压调整步长。
在本申请实施例中，所述根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长具体可以包括：
当Vo-set<Vo时，若|ΔV|<ΔVo-threshold-1，则确定ΔVadj＝0；若ΔVo-threshold-1<|ΔV|<ΔVo-threshold-2，则按预设值增大ΔVadj，若|ΔV|>ΔVo-threshold-2，则控制数字化电源控制电路处于保护状态；
当Vo-set>Vo时，若|ΔV|<ΔVo-threshold-1，则确定ΔVadj＝0；若ΔVo-threshold-1<|ΔV|<ΔVo-threshold-2，则按预设值减小ΔVadj，若|ΔV|>ΔVo-threshold-2，则控制数字化电源控制电路处于保护状态。
其中，ΔV为实时电压信号Vo和目标电压信号Vo-set的电压差，ΔVo-threshold-1为第一电压差阈值，ΔVo-threshold-2为第二电压差阈值。
在本申请实施例中，上述开关电源电路10可以为正激开关电源电路10，也可以是反激开关电源电路10。如图3或图4所示，图3为本申请实施例提供的一种反激式数字化电源控制电路示意图，图4为本申请实施例提供的一种正激式数字化电源控制电路示意图。
在如图3所示的反激式数字化电源控制电路中开关电源电路10包括光耦器件1001和开关电源芯片1002和开关管T1。上述开关电源芯片1002用于输出控制上述开关管T1的PWM开关控制信号。其中，该PWM开关控制信号的占空比与上述开关电源电路的输出实时电压相关。具体的，当上述开关管T1为NMOS管时，若该PWM开关控制信号的占空比越高，则上述开关电源输出的实时电压的电压值越高。上述光耦器件1001用于将上述电压比较电路20输出的反馈控制信号传输给开关电源芯片1002。上述反馈控制信号用于控制上述开关电源芯片1002输不同占比的PWM开关控制信号。
具体的，在上述开关管T1为NMOS管时，当上述反馈控制信号为高电平时，上述光耦器件1001导通，上述光耦器件1001向上述开关电源芯片1002输入低电平信号，上述开关电源芯片1002增加输出的PWM开关控制信号的占空比，从而增加上述开关电源电路10输出的实时电压信号的电压值。当上述反馈控制信号为低电平时，上述光耦器件1001截止，上述光耦器件1001向上述开关电源芯片1002输入高电平信号，上述开关电源芯片1002减小输出的PWM开关控制信号的占空比，从而减小上述开关电源电路10输出的实时电压信号的电压值。
在如图4所示的正激式数字化电源控制电路中开关电源电路10包括光耦器件1001和开关电源芯片1002和开关管T1。上述开关电源芯片1002用于输出控制上述开关管T1的PWM开关控制信号。其中，该PWM开关控制信号的占空比与上述开关电源电路的输出实时电压相关。具体的，当上述开关管T1为NMOS管时，若该PWM开关控制信号的占空比越高，则上述开关电源输出的实时电压的电压值越高。上述光耦器件1001用于将上述电压比较电路20输出的反馈控制信号传输给开关电源芯片1002。上述反馈控制信号用于控制上述开关电源芯片1002输不同占比的PWM开关控制信号。
具体的，在上述开关管T1为NMOS管时，当上述反馈控制信号为高电平时，上述光耦器件1001导通，上述光耦器件1001向上述开关电源芯片1002输入低电平信号，上述开关电源芯片1002增加输出的PWM开关控制信号的占空比，从而增加上述开关电源电路10输出的实时电压信号的电压值。当上述反馈控制信号为低电平时，上述光耦器件1001截止，上述光耦器件1001向上述开关电源芯片1002输入高电平信号，上述开关电源芯片1002减小输出的PWM开关控制信号的占空比，从而减小上述开关电源电路10输出的实时电压信号的电压值。
本申请实施例中，微处理器40通过电压检测电路30采集开关电源电路10的实时电压信号和预设的目标电压信号的输出参考电压，并通过电压比较电路20比较参考电信号和实时电压信号给出反馈控制信号，以控制开关电源电路10输出的实时电压信号达到目标电压信号的值，从而实现了通过微处理器40输出的参考电压信号动态调节开关电源电路10的输出电压，提升了输出电压的稳定性以及精度。
在一种可选的实施方式中，当上述微处理器40的第一输出端42为数字模拟转换器(Digital to analog converter,DAC)端口的情况下，所述电压比较电路20的具体结构以图5为例进行说明。参阅图5，图5是本申请实施例公开的一种电压比较电路20的结构示意图。所述电压比较电路20包括：第一电容C1、第一运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；
所述第一运算放大器U1的输出端与所述电压比较电路20的输出端23连接，所述第一运算放大器U1的正相输入端与所述第一电阻R1的第一端和所述第二电阻R2第一端连接，所述第一电阻R1的第二端与所述电压比较电路20的第一输入端21连接，所述第二电阻R2的第二端为公共接地端；所述第一运算放大器U1的反相输入端与所述第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端以及第五电阻R5的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端与所述电压比较电路20的第二输入端22连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第五电阻R5的第二端为所述公共接地端；所述电容的第二端与所述第一运算放大器U1的输出端连接。
其中，微处理器40的第一输出端42输出的输出为：
其中，Vref为微处理器40根据目标电压信号输出的参考电压信号，VDAC-set为目标电压信号Vo-set的模数转换(Analog-to-Digital Converter,ADC)后的值，VDDA为数模转换设置的最大值对应的模拟型号的供电电压，VDAC-max为数模转换设置的最大值。
根据上述电压比较电路20，可以知道第一运算放大器U1的第一输入端的电压为：
第一运算放大器U1的第二输入端的电压为：
其中，Vo为实时电压信号，Vref为参考电压信号。
当V11>V12时，上述电压比较电路20输出高电平反馈控制信号，当V11<V12时，上述电压比较电路20输出低电平反馈控制信号。
在一种可选的实施方式中，当所述微处理器40输出的参考电压信号为PWM参考电压信号的情况下，所述电压比较电路20的具体结构以图6为例进行说明。参阅图6，图6是本申请实施例公开的另一种电压比较电路20的结构示意图。如图6所示，所述电压比较电路20还包括：参考电压滤波电路。所述参考电压滤波电路包括：第二运算放大器U2、第二电容C2、第六电阻R6和第七电阻R7。
所述第二运算放大器的输出端与所述第三电阻R3的第二端、所述第二运算放大器的反相输入端以及所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第二端与所述第六电阻R6的第一端以及第七电阻R7的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第七电阻R7的第二端与所述电压比较电路20的第二输入端22连接。
其中，微处理器40的第一输出端42输出的PWM参考电压信号Vref-pwm，通过占空比调节占空比来调节参考电压的电压幅值。具体的将频率为Fpwm的Vref-pwm经过上述滤波电路后，将频率为Fpwm的信号变为直流电压信号，即输出直流参考电压信号Vref。参考电压信号Vref可以为：
Vref＝D*VCC；
其中，D为Vref-pwm的占空比，VCC为Vref-pwm的高电平电压；另外Fpwm的取值范围可以是10K<Fpwm<100K。
根据上述电压比较电路20，可以知道第一运算放大器U1的第一输入端的电压为：
第一运算放大器U1的第二输入端的电压为：
其中，Vo为实时电压信号，Vref为参考电压信号。
当V11>V12时，上述电压比较电路20输出高电平反馈控制信号，当V11<V12时，上述电压比较电路20输出低电平反馈控制信号。
在一种可选的实施方式中，所述电压检测电路30的具体结构以图7为例进行说明。如图7所示，所述电压检测电路30包括第三运算放大器U3、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11；
所述第三运算放大器U3的输出端与所述电压检测电路30的输出端32以及所述第十一电阻R11的第一端连接，所述第十一电阻R11的第二端与所述运算放大器的反相输入端以及所述第十电阻R10的第一端连接，所述第十电阻R10的第二端与所述公共接地端连接，所述第三运算放大器U3的正相输入端与所述第八电阻R8的第一端以及第九电阻R9的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述公共接地端连接，所述第九电阻R9的第二端与所述电压检测电路30的输入端31连接。
根据图7所示的电压检测电路30，可以知道：
其中，Vo为实时电压信号，Vp-vol为端口电压信号。
在一种可选的实施方式中，上述图2所示的所述微处理器40还包括参数接收端口；所述参数接收端口，用于接收上述目标电压信号、电压差阈值以及电流阈值。以便使得所述微处理器40根据所述端口电压信号和所述目标电压信号以及所述电压差阈值从所述微处理器40的第一输出端42输出所述参考电压信号；或者使得所述微处理器40根据所述端口电流信号和所述电流阈值从所述微处理器40的第二输出端44输出所述第一开关控制信号。
在本申请实施例中，上述参数接收端口，还可以用于接收上电参数。当所述数字化电源控制电路上电时，所述微处理器40根据所述上电参数从所述微处理器40的第二输出端44输出所述第二开关控制信号，所述第二开关控制信号用于控制所述开关保护电路50的输入端51与输出端之间在预设时长内从断开状态转变为导通状态。
具体的，如图3或图4所示，所述开关保护电路50包括PMOS开关管；所述PMOS开关管的S极与所述开关保护电路50的输入端51连接，所述PMOS开关管的D极与所述开关保护电路50的输出端52连接，所述PMOS开关管的G极与所述开关保护电路50的控制端53连接。
在所述开关电源电路10上电时，所述微处理器40，具体用于向所述PMOS开关管的G极输出脉冲宽度调制PWM开关控制信号，所述脉冲宽度调制PWM开关控制信号的占空比在配置时间内从100％渐变到0％。在所述开关电源电路10上电时，所述PMOS开关管根据所述微处理器40输出的脉冲宽度调制PWM开关控制信号在所述配置时间内控制所述开关电源电路10输出端与负载之间由断开渐变为导通状态。
在本申请实施例中，通过反馈控制电路采集开关电源电路10的输出电压信号，并根据采集到的输出电压信号和设定的目标电压输出参考电压信号，然后比较电路通过开关电源电路10的输出电压信号和参考电压信号生成反馈信号；接着开关控制电路根据该反馈信号输出第一开关控制信号来调节开关电源电路10的输出电压。通过本申请实施例通可以利用软件算法使用采集到的输出电压和设定的目标电压得到参考电压，来动态调节开关电源电路的输出电压，提升了开关电源输出电压的精度和稳定性。
参见图8，图8为本申请实施例提供的一种数字化电源控制方法的示意流程图，该方法包括：
本申请实施例体统的数字化电源控制方法可以应用于上述图1至图4所示的数字化电源控制电路。
801：采集实时输出电压。
在本申请实施例中，上述事实输出电压为开关电源电路向负载出的实时电压。可以通过电压比较电路采集上述开关电源电路输出的实时电压，然后将采集到的实时电压传输给微处理器。
802：计算所述实时输出电压与目标电压的电压差。
在本申请实施例中，上述目标电压可以是用户通过终端向微处理器发送的负载所需的电压值，也可以是微处理器中保存的预设电压值。
803：根据所述电压差和电压差阈值得到参考电压，所述参考电压用于和所述实时输出电压进行比较得到反馈控制信号，所述反馈控制信号用于将所述实时输出电压调整至所述目标电压。
在本申请实施例中，上述电压差阈值可以是用户通过终端向微处理器发送的设定值，也可以是微处理器中保存的预设值。
具体的，当上述微处理器计算出上述电压差后，则根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长；然后使用以下公式计算所述参考电压：
Vref-set＝Vref+ΔVadj；
其中，Vref-set为调整后的参考电压；Vref为调整前的参考电压；ΔVadj为所述电压调整步长。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长具体可以包括：
在所述实时电压大于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则微处理器将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则微处理器按预设值增大所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则微处理器控制数字化电源控制电路处于保护状态；
在所述实时电压小于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则按预设值减小所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则控制数字化电源控制电路处于保护状态。
其中，上述保护状态是指微处理器发送开关控制信号，以便控制开关电源与负载之间处于断开状态。
在本申请实施例中，通过采集输出电压信号，并根据采集到的输出电压信号和设定的目标电压计算得到参考电压信号，然后比较输出电压信号和参考电压信号得到反馈信号；并利用反馈信号来调节输出电压，使其达到目标电压。通过本申请实施例可以使用软件算法使用采集到的输出电压和设定的目标电压得到参考电压，来动态调节开关电源电路的输出电压，提升了开关电源输出电压的精度和稳定性。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数字化电源控制电路，其特征在于，所述数字化电源控制电路包括：开关电源电路，电压比较电路、电压检测电路和微处理器；
所述开关电源电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端以及反馈控制端，所述电压比较电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述电压检测电路包括输入端和输出端，所述微处理器包括第一输入端和第一输出端；所述开关电源电路的第一输出端与所述电压比较电路的第一输入端以及所述电压检测电路的输入端连接，所述电压比较电路的第二输入端和所述微处理器的第一输入端连接，上述电压比较电路的输出端与所述开关电源电路的反馈控制端连接；
所述开关电源电路，用于从所述开关电源电路的第一输入端和第二输入端输入源电源信号，以及从所述反馈控制端输入反馈控制信号，从所述开关电源电路的第一输出端和第二输出端输出直流电源信号；所述电压检测电路，用于从所述电压检测电路的输入端输入的所述开关电源电路第一输出端上的实时电压信号，从所述电压检测电路的输出端输出端口电压信号；所述微处理器，用于从所述微处理器的第一输入端输入的所述端口电压信号，从所述微处理器的第一输出端输出参考电压信号；所述电压比较电路，用于从所述电压比较电路的第一输入端和第二输入端分别输入的所述实时电压信号和所述参考电压信号，从所述电压比较电路的输出端输出所述反馈控制信号。
2.根据权利要求1所述的数字化电源控制电路，其特征在于，所述电压比较电路包括：第一电容、第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第一运算放大器的输出端与所述电压比较电路的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端与所述第一电阻的第一端和所述第二电阻第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述电压比较电路的第一输入端连接，所述第二电阻的第二端为公共接地端；所述第一运算放大器的反相输入端与所述第三电阻的第一端、第四电阻的第一端以及第五电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述电压比较电路的第二输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第五电阻的第二端为所述公共接地端；所述电容的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的数字化电源控制电路，其特征在于，在所述微处理器输出的参考电压信号为PWM参考电压信号的情况下，所述电压比较电路还包括：参考电压滤波电路；
所述参考电压滤波电路包括：第二运算放大器、第二电容、第六电阻和第七电阻；
所述第二运算放大器的输出端与所述第三电阻的第二端、所述第二运算放大器的反相输入端以及所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第一端以及第七电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第七电阻的第二端与所述电压比较电路的第二输入端连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的数字化电源控制电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第三运算放大器、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；
所述第三运算放大器的输出端与所述电压检测电路的输出端以及所述第十一电阻的第一端连接，所述第十一电阻的第二端与所述运算放大器的反相输入端以及所述第十电阻的第一端连接，所述第十电阻的第二端与所述公共接地端连接，所述第三运算放大器的正相输入端与所述第八电阻的第一端以及第九电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述公共接地端连接，所述第九电阻的第二端与所述电压检测电路的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的数字化电源控制电路，其特征在于，所述开关电源电路的第二输出端上包括分流电阻，所述数字化电源控制电路还包括：电流检测电路和开关保护电路；
所述电流检测电路包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述开关保护电路包括输入端、输出端和控制端，所述微处理器还包括第二输入端和第二输出端；
所述电流检测电路的第一输入端与所述开关电源电路的第二输出端以及所述分流电阻的第一端连接，所述电流检测电路的第二输入端与所述分流电阻的第二端连接，所述电流检测电路的输出端与所述微处理器的第二输入端连接；所述开关保护电路的输入端和所述开关电源电路的第一输出端连接，所述开关保护电路的输出端与所述电压检测电路的输入端以及负载连接，所述开关保护电路的控制端与所述微处理器的第二输出端连接；
所述电流检测电路，用于通过所述分流电阻以及所述电流检测电路的第一输入端和第二输入端输入所述开关电源电路第一输出端上的实时电流信号，从所述电流检测电路的输出端输出端口电流信号；所述微处理器，还用于从所述微处理器的第二输入端输入的所述端口电流信号，从所述微处理器的第二输出端口输出第一开关控制信号；所述开关保护电路，用于从所述控制端输入所述第一开关控制信号，所述第一开关控制信号用于控制所述开关保护电路的输入端与输出端之间的导通与关端。
6.根据权利要求5所述的数字化电源控制电路，其特征在于，所述微处理器还包括参数接收端口；
所述参数接收端口，用于接收参数信息号，所述参数信号包括目标电压信号、电压差阈值、电流阈值和上电参数；
所述微处理器，用于根据所述端口电压信号和所述目标电压信号以及所述电压差阈值从所述微处理器的第一输出端输出所述参考电压信号；
所述微处理器，用于根据所述端口电流信号和所述电流阈值从所述微处理器的第二输出端输出所述第一开关控制信号；
在所述数字化电源控制电路上电时，所述微处理器，用于根据所述上电参数从所述微处理器的第二输出端输出所述第二开关控制信号，所述第二开关控制信号用于控制所述开关保护电路的输入端与输出端之间在预设时长内从断开状态转变为导通状态。
7.根据权利要求6所述的数字化电源控制电路，其特征在于，所述开关保护电路包括PMOS开关管；
所述PMOS开关管的S极与所述开关保护电路的输入端连接，所述PMOS开关管的D极与所述开关保护电路的输出端连接，所述PMOS开关管的G极与所述开关保护电路的控制端连接；
在所述开关电源电路上电时，所述微处理器，具体用于向所述PMOS开关管的G极输出脉冲宽度调制PWM开关控制信号，所述脉冲宽度调制PWM开关控制信号的占空比在配置时间内从100％渐变到0％；
在所述开关电源电路上电时，所述PMOS开关管，用于根据所述微处理器输出的脉冲宽度调制PWM开关控制信号在所述配置时间内控制所述开关电源电路输出端与负载之间由断开渐变为导通状态。
8.一种数字化电源控制方法，其特征在于，包括：
采集实时输出电压；
计算所述实时输出电压与目标电压的电压差；
根据所述电压差和电压差阈值得到参考电压，所述参考电压用于和所述实时输出电压进行比较得到反馈控制信号，所述反馈控制信号用于将所述实时输出电压调整至所述目标电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压差和电压差阈值得到参考电压包括：
根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长；
使用以下公式调整所述参考电压：
Vref-set＝Vref+ΔVadj；
其中，Vref-set为调整后的参考电压；Vref为调整前的参考电压；ΔVadj为所述电压调整步长。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压差和所述电压差阈值调整电压调节步长包括：
在所述实时电压大于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则按预设值增大所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则控制数字化电源控制电路处于保护状态；
在所述实时电压小于目标电压的情况下，若所述电压差的绝对值小于第一阈值，则将所述电压调节步长设置为零，若所述电压差的绝对值大于所述第一阈值，且小于第二阈值，则按预设值减小所述电压调节步长，若所述电压差的绝对值大于所第二阈值，则控制数字化电源控制电路处于保护状态。
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