CN111064361A - 一种高频调制稳流电路的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高频调制稳流电路的控制方法及装置,属于电力电子电源控制技术领域。本发明的技术方案是:采用闭环控制,主控制器通过电流采样电路与输出负载连接,主控制器通过选路控制电路将设置电流信号输入电压比较器,电压比较器通过采样电路的输出信号控制MOS管三的通断,实现实际电流的控制;主控制器输出PWM信号控制MOS管一及MOS管二,控制输出电压;并可以通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出。本发明通过硬件控制策略,采用电压比较器控制MOS管的门极电压,来实现MOS管对电流的精准快速控制;并通过PID控制使实际输出电压与实际电流相匹配,降低电路功耗;实现了电源***的输出迅速,控制精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种高频调制稳流电路的控制方法及装置,属于电力电子电源控制技术领域。
背景技术
电源设计中,稳流输出大多采用的控制思想是,采用PID控制(比例积分微分控制)策略来实现输出电流的连续可调。但由于PID控制响应时间长,超调量大,存在稳态误差,以及计算参数依赖经验数据和专家经验等缺点,使实验调试繁琐而漫长。
发明内容
本发明目的是提供一种高频调制稳流电路的控制方法及装置,通过硬件控制策略,采用电压比较器控制MOS管(场效应管)的门极电压,即通过控制器D\A输出一个控制电压和采样电路输出的采样电压,同时进入电压比较器,通过控制MOS管栅极电压值来控制输出端漏极电流大小,来实现MOS管对电流的精准快速控制;并通过PID控制使实际输出电压与实际电流相匹配,降低电路功耗;最终,实现了电源***的输出迅速,控制精确,运行稳定而可靠,有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是:一种高频调制稳流电路的控制方法,包含如下步骤:①主控制器将设置电流值和偏置电流值通过D/A(数字/模拟)变换输出,通过选路控制电路选择主控制器的输出信号;②通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出;利用MOS管的电压控制电流特性,通过加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流;主控制器D\A输出一个控制电压和一个采样电压,同时进入电压比较器,如果控制电压比采样电压高,则控制MOS管三导通输出电流,反之,MOS管三截止,电流减小,实现输出电流稳定控制;③同时,根据设定电流值通过算法计算对应的实际电路的输出电压,通过PWM信号控制MOS管一及MOS管二的通断,使实际输出电压与电流相匹配,实现降低能耗的目的。
一种高频调制稳流电路的控制装置,包含主控制器、选路控制电路、电压比较器、MOS管三、MOS管一及MOS管二、输出负载和电流采样电路,所述主控制器通过电流采样电路与输出负载连接;主控制器通过选路控制电路与电压比较器连接,电压比较器的输入端与电流采样电路连接,输出端与MOS管三连接;MOS管一及MOS管二与MOS管三以及输出负载互相串联;主控制器通过输出PWM(脉宽调制)信号控制MOS管一及MOS管二,实现输出电压可控,主控制器通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出。
本发明的有益效果是:通过硬件控制策略,采用电压比较器控制MOS管的门极电压,即通过控制器D\A输出一个控制电压和采样电路输出的采样电压,同时进入电压比较器,通过控制MOS管栅极电压值来控制输出端漏极电流大小,来实现MOS管对电流的精准快速控制;并通过PID控制使实际输出电压与实际电流相匹配,降低电路功耗;最终,实现了电源***的输出迅速,控制精确,运行稳定而可靠。
附图说明
图1 是本发明的结构框图;
图中:主控制器1、选路控制电路2、电压比较器3、MOS管三4、MOS管一及MOS管二5、输出负载6、电流采样电路7。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明。
一种高频调制稳流电路的控制方法,包含如下步骤:①主控制器将设置电流值和偏置电流值通过D/A变换输出,通过选路控制电路选择主控制器的输出信号;②通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出;利用MOS管的电压控制电流特性,通过加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流;主控制器D\A输出一个控制电压和一个采样电压,同时进入电压比较器,如果控制电压比采样电压高,则控制MOS管三导通输出电流,反之,MOS管三截止,电流减小,实现输出电流稳定控制;③同时,根据设定电流值通过算法计算对应的实际电路的输出电压,通过PWM信号控制MOS管一及MOS管二的通断,使实际输出电压与电流相匹配,实现降低能耗的目的。
一种高频调制稳流电路的控制装置,包含主控制器1、选路控制电路2、电压比较器3、MOS管三4、MOS管一及MOS管二5、输出负载6和电流采样电路7,所述主控制器1通过电流采样电路7与输出负载6连接;主控制器1通过选路控制电路2与电压比较器3连接,电压比较器3的输入端与电流采样电路7连接,输出端与MOS管三4连接;MOS管一及MOS管二5与MOS管三4以及输出负载6互相串联;主控制器1通过输出PWM信号控制MOS管一及MOS管二5,实现输出电压可控,主控制器1通过输出调制信号控制MOS管三4,实现调制输出。
在实际应用中,采用闭环控制,主控制器通过电流采样电路与输出负载连接,主控制器通过选路控制电路将设置电流信号输入电压比较器,电压比较器通过采样电路的输出信号控制MOS管三的通断,实现实际电流的控制。主控制器输出PWM信号控制MOS管一及MOS管二,控制输出电压;并可以通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出。实现硬件控制电流,使响应时间更短,输出电流更精确;算法控制输出电压,使输出电压与输出电流相匹配。
主控制器主要元件为STM32F103心片,通过采样电阻上的电流信号,与设定的电流信号比较,控制MOS管三的开关,实现闭环控制。选路控制电路主要元件为TS5A3157选路开关,通过TS5A3157选路开关选择主控制器的输出信号,将设置电流值和偏置电流通过D/A变换输出。设置电流值控制电路的实际输出电流,偏置电流值是驱动电源中放大器的输入电路的静态电流,即保证电路正常工作的初始值。利用STM32F103心片的高级定时器功能输出两路互补的PWM信号,经过UCC27282驱动心片自动加死区时间来控制MOS管一及MOS管二的通断,进而实现输出电压的稳定可调。电压比较器采用LM324比较器,输出经过15K电阻上拉后接MOS管G脚,当控制电压比参考电压高,则控制MOS管三导通输出电流;当控制电压比参考电压低就输出低电平(接近0V)使MOS管三截止,电流减小。
综上所述,通过本发明,通过硬件控制方法,与算法控制方法相结合的控制策略,采用比较器控制MOS管的门极电压,实现MOS管对电流的精准快速控制;通过PID控制使实际输出电压与实际电流相匹配,降低电路功耗。达到了电源***的输出迅速,控制精确,运行稳定而可靠的目的。
Claims (2)
1.一种高频调制稳流电路的控制方法,其特征在于包含如下步骤:①主控制器将设置电流值和偏置电流值通过D/A变换输出,通过选路控制电路选择主控制器的输出信号;②通过输出调制信号控制MOS管三,实现调制输出;利用MOS管的电压控制电流特性,通过加在输入端栅极的电压来控制输出端漏极的电流;主控制器D\A输出一个控制电压和一个采样电压,同时进入电压比较器,如果控制电压比采样电压高,则控制MOS管三导通输出电流,反之,MOS管三截止,电流减小,实现输出电流稳定控制;③同时,根据设定电流值通过算法计算对应的实际电路的输出电压,通过PWM信号控制MOS管一及MOS管二的通断,使实际输出电压与电流相匹配,实现降低能耗的目的。
2.一种高频调制稳流电路的控制装置,其特征在于:包含主控制器(1)、选路控制电路(2)、电压比较器(3)、MOS管三(4)、MOS管一及MOS管二(5)、输出负载(6)和电流采样电路(7),所述主控制器(1)通过电流采样电路(7)与输出负载(6)连接;主控制器(1)通过选路控制电路(2)与电压比较器(3)连接,电压比较器(3)的输入端与电流采样电路(7)连接,输出端与MOS管三(4)连接;MOS管一及MOS管二(5)与MOS管三(4)以及输出负载(6)互相串联;主控制器(1)通过输出PWM信号控制MOS管一及MOS管二(5),实现输出电压可控,主控制器(1)通过输出调制信号控制MOS管三(4),实现调制输出。
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