CN111564973A - 一种dc-dc适配电源及其转换控制方法 - Google Patents

一种dc-dc适配电源及其转换控制方法 Download PDF

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CN111564973A CN202010501599.2A CN202010501599A CN111564973A CN 111564973 A CN111564973 A CN 111564973A CN 202010501599 A CN202010501599 A CN 202010501599A CN 111564973 A CN111564973 A CN 111564973A
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Abstract

本发明公开了一种DC‑DC适配电源及其转换控制方法，涉及集成电路领域，包括DC/DC变换器模块、微处理器模块、电压检测单元、滤波模块、辅助电源模块、反馈电路、电流检测单元、过压保护模块、过流保护模块、故障信号传输电路、故障保护动作电路、PWM模块和第一数量个延时模块，本发明具有故障检测、电路保护以及实时相应的优点。

Description

一种DC-DC适配电源及其转换控制方法
技术领域
本发明涉及集成电路领域，具体为一种DC-DC适配电源及其转换控制方法。
背景技术
PWM：(pulse width modulation)脉冲宽度调制脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PFM：(Pulse frequency modulation)脉冲频率调制一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FMPWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化,PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出.其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片；PFM具有静态功耗小的优点，但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式。
多路DC/DC转换器(英文：Direct current-Direct current converter)被广泛应用于智能手机、平板电脑、智能手表、PDA(英文：Personal Digital Assistant，中文：个人数字助理)、照相机等电子设备中，随着电子控制技术的飞速发展，多路DC/DC转换器的输出电流越来越大，导致多路DC/DC转换器产生的EMI(英文：Electromagnetic Interference，中文：电磁干扰)干扰问题也越来越严重，影响电子设备的正常使用。当前，主要是通过调整多路DC/DC转换器的开关频率，来将EMI的超标点调出敏感区域，从而降低多路DC/DC转换器的EMI辐射值。但是，通过调整开关频率来降低EMI辐射值，误差较大，并且容易受外部因素影响(例如温度)，在复杂多变的外部环境下，很难合理地调整DC/DC转换器的开关频率，在不同时刻测得的EMI的指标差别很大，并且现有的DC\DC转换器也不具有故障检测功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种DC-DC适配电源及其转换控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种DC-DC适配电源，包括DC/DC变换器模块、微处理器模块、电压检测单元、滤波模块、辅助电源模块、反馈电路、电流检测单元、过压保护模块、过流保护模块、故障信号传输电路、故障保护动作电路、PWM模块和第一数量个延时模块；
所述DC/DC变换器模块和辅助电源模块分别与滤波模块相连接，所述PWM模块分别与辅助电源模块和DC/DC变换模块连接，所述反馈电路分别与电源输出端和PWM模块相连接。
所述DC/DC变换器模块的输出与所述电压、电流检测单元的输入相连；
所述电压、电流检测单元的输出与所述过压、过流保护模块的输入相连；
所述过压、过流保护模块的输出与所述故障信号传输电路的输入相连；
所述故障信号传输电路的输出分别与所述故障保护动作电路的输入和所述微处理器模块的输入相连；
所述微处理器模块的输出与PWM输出模块的输入相连；
所述PWM输出模块的输出与所述DC/DC变换器模块的输入相连；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端分别与第一数量个所述延时模块中的第三数量个所述延时模块串联，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端分别与多路DC/DC转换器的第四数量个开关连接，第四数量等于第一数量与第二数量的和，第一数量等于第二数量与第三数量的乘积；
所述PWM模块，用于输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，每个所述时钟信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；
所述延时模块，用于对与所述延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，所述延时信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断。
优选的，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接，所述对应关系为根据所述多路DC/DC转换器的输出电流、第二数量个所述时钟信号的相位和第一数量个所述延时信号的相位，确定的所述多路DC/DC转换器的所述开关与所述PWM模块的输出端、所述延时模块的输出端之间的对应关系。
优选的，所述过压保护模块包括限流电阻Ⅰ、滑动变阻器Ⅰ、反馈电阻Ⅰ、运算放大器Ⅰ、钳位二极管Ⅰ、与非门Ⅰ、限流电阻Ⅱ、慢速光耦器件Ⅰ和输出接地电阻Ⅰ，其中，
所述限流电阻Ⅰ的一端作为所述过压保护模块的输入端，另一端接所述运算放大器Ⅰ的同相输入端；
所述滑动变阻器Ⅰ的一端接运算放大器Ⅰ的反相输入端，另一端接模拟地；所述运算放大器Ⅰ的输出端通过所述钳位二极管Ⅰ接所述与非门的输入端；所述与非门的输出端通过所述限流电阻Ⅱ接所述慢速光耦器件Ⅰ的输入端；所述慢速光耦器件Ⅰ的输出端作为所述过压保护模块的输出端从该模块引出。输出接地电阻Ⅰ一端作为所述过压保护模块的输出端，另外一端接地。
优选的，所述过流保护模块包括限流电阻Ⅲ、滑动变阻器Ⅱ、反馈电阻Ⅱ、运算放大器Ⅱ、钳位二极管Ⅱ、与非门Ⅱ、限流电阻Ⅳ、慢速光耦器件Ⅱ和输出接地电阻Ⅱ，其中，
所述限流电阻Ⅲ的一端作为所述过流保护模块的输入端，另一端接运算放大器Ⅱ的同相输入端；所述滑动变阻器Ⅱ的一端接运算放大器Ⅱ的反相输入端，另一端接模拟地所述运算放大器Ⅱ的输出端通过所述钳位二极管Ⅱ接所述与非门Ⅱ的输入端，所述非门Ⅱ的输出通过所述限流电阻Ⅳ接所述慢速光耦器件Ⅱ输入端；所述慢速光耦器件Ⅱ输出端作为所述过流保护模块输出端从该模块引出；输出接地电阻Ⅱ一端作为所述过流保护模块的输出端，另外一端接地。
优选的，所述故障信号传输电路包括输入限流电阻Ⅴ、Ⅵ和快速光耦器件，其中，
所述限流电阻Ⅴ、Ⅵ的输入端分别连接过压保护模块和过流保护模块的输出端，另一端分别连接快速光耦器件的输入端；
所述快速光耦器件的输出端作为所述故障信号传输电路的输出端。
优选的，还包括检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及
逐周期调节电路，电性耦接至所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
优选的，所述检测电路包括：
锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
比较器，电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，并产生所述控制信号；
所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
一种DC\DC适配电源转换控制方法，包括以下步骤：
步骤1：当检测到故障情况时，关闭DC/DC变换器的输出开关，同时故障信号传输给微处理器；判断所述故障信号是否为持续故障，如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期还存在，则判断为持续故障信号，则微处理器关断PWM输出信号；
如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期消失，则判断为非持续故障信号，则微处理器继续输出PWM信号；
步骤2：通过所述PWM模块，输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，以使每个所述时钟信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；通过所述延时模块，对与该延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，以使所述延时信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接；
步骤3：所述输出电压调整电路接收所述DC/DC转换器的输出电压，并根据所述输出电压产生占空比调节信号；
所述PWM产生器根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频；以及所述逐周期调节电路根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
本发明的有益效果是：
1、通过采用过压、过流保护和微处理器相结合的方式实现变换器的保护，当变换器出现输入过压、输出过流的情况时，PWM模块根据保护反馈的信号类别决定直接停机或者暂缓停机，保护了变换器及其负载设备，通过对故障的区别处理减少了传统保护装置直接停机重启的能量损耗，通过故障检测电路能够实现DC/DC变换器遇到故障时对故障保护动作电路的快速响应。
2、PWM模块和第一数量个延时模块，PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端分别与第一数量个延时模块中的第三数量个延时模块串联，PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个延时模块中的每个延时模块的输出端分别与多路DC/DC转换器的第四数量个开关连接，PWM模块输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，以控制多路DC/DC转换器的开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断，延时模块对与延时模块串联的PWM模块的输出端输出的时钟信号进行延时，以获取延时信号，以控制多路DC/DC转换器的开关按照延时信号的频率和相位进行导通或关断。通过不同的时钟信号和延时信号控制多路DC/DC转换器的开关，能够在频率固定的前提下，降低多路DC/DC转换器的EMI辐射值，误差小，不容易受外部因素影响，稳定度高。
3、响应输入电压瞬时变化的控制电路能够在几个时钟周期内快速响应输入电压的瞬时变化，甚至可以为一个时钟周期；与传统PWM控制器中的控制电路不同，电路中元器件参数的选择不会影响反馈回路的特性；此外，相比于数字PWM控制器中的控制电路，可以选择诸如输入电压、输出电压和输出电流等多种信号来反映输入电压的瞬时变化。
附图说明
图1为本发明的多路DC/DC转换器的控制装置的框图示意图；
图2为本发明DC/DC变换器的结构框图；
图3为本发明PWM输出模块的电路示意图；
图4为本发明多路输出DC/DC二次电源***的工作原理图；
图5为本发明具有前馈功能的传统PWM控制器的电路框图；
图6为本发明传统PWM控制器前馈功能实现过程中的波形图；
图7为本发明具有前馈功能的数字PWM控制器的电路框图；
图8为本发明本发明提供的响应DC/DC转换器输入电压瞬变的控制电路框图；
图9为本发明输入电压处于稳态时的各关键信号波形的时序示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种DC-DC适配电源，包括DC/DC变换器模块、微处理器模块、电压检测单元、滤波模块、辅助电源模块、反馈电路、电流检测单元、过压保护模块、过流保护模块、故障信号传输电路、故障保护动作电路、PWM模块和第一数量个延时模块；
所述DC/DC变换器模块和辅助电源模块分别与滤波模块相连接，所述PWM模块分别与辅助电源模块和DC/DC变换模块连接，所述反馈电路分别与电源输出端和PWM模块相连接。
所述DC/DC变换器模块的输出与所述电压、电流检测单元的输入相连；
所述电压、电流检测单元的输出与所述过压、过流保护模块的输入相连；
所述过压、过流保护模块的输出与所述故障信号传输电路的输入相连；
所述故障信号传输电路的输出分别与所述故障保护动作电路的输入和所述微处理器模块的输入相连；
所述微处理器模块的输出与PWM输出模块的输入相连；
所述PWM输出模块的输出与所述DC/DC变换器模块的输入相连；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端分别与第一数量个所述延时模块中的第三数量个所述延时模块串联，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端分别与多路DC/DC转换器的第四数量个开关连接，第四数量等于第一数量与第二数量的和，第一数量等于第二数量与第三数量的乘积；
所述PWM模块，用于输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，每个所述时钟信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；
所述延时模块，用于对与所述延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，所述延时信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断。
需要说明的是，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接，所述对应关系为根据所述多路DC/DC转换器的输出电流、第二数量个所述时钟信号的相位和第一数量个所述延时信号的相位，确定的所述多路DC/DC转换器的所述开关与所述PWM模块的输出端、所述延时模块的输出端之间的对应关系。
举例来说，多路DC/DC转换器中包括第四数量个DC/DC电路(第四数量可以为大于或等于2的偶数)，每个DC/DC电路中都存在一个用于控制该DC/DC电路导通或关断的开关，该开关可以是开关管，例如三极管或MOS管(英文：Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，中文：金属氧化物半导体场效应晶体管)。当多路DC/DC转换器中各个DC/DC电路的开关按照固定的频率导通或关断时，各个DC/DC电路会产生明显的EMI现象，影响多路DC/DC转换器的正常使用，可以通过使不同DC/DC电路产生的EMI相互抵消的方式来降低多路DC/DC转换器103的EMI辐射值，从而确保多路DC/DC转换器103的正常使用。
首先通过PWM模块输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号(PWM模块可以是单片机中集成的PWM模块，能够输出指定频率，相位不同的时钟信号，例如PWM模块101可以输出频率为100KHz、相位分别为0°、90°、180°和270°的时钟信号)，并将第二数量个时钟信号分别发送给第二数量个多路DC/DC转换器的开关，以控制多路DC/DC转换器的第二数量个开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断。其中，第二数量为大于或等于1的正整数，任意两个时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，预设相位可以通过α＝360°/n来确定，α为预设相位，n为第二数量。例如，通过PWM模块输出4个频率相同、相位不同的时钟信号，则预设相位为90°，如图2所示，PWM模块可以输出相位为0°、90°、180°和270°的时钟信号。之后通过延时模块对时钟信号进行延时，来获取第一数量个延时信号，并将第一数量个延时信号分别发送给第一数量个多路DC/DC转换器的开关，以控制多路DC/DC转换器的第一数量个开关按照延时信号的频率和相位进行导通或关断，其中，第一数量为大于或等于0的整数，当第一数量为0时，表示不需要延时模块，只通过PWM模块101输出的时钟信号即可完成对多路DC/DC转换器的控制，并且，第一数量＝第二数量*第三数量，第四数量＝第一数量+第二数量，即时钟信号的数量与延时信号的数量之和为多路DC/DC转换器包括的DC/DC电路的数量。那么多路DC/DC转换器中包括的第四数量个DC/DC电路中的每个DC/DC电路都对应一个时钟信号，或者延时信号。由于各个时钟信号之间的相位不同，相应的延时信号之间的相位也不相同(全部时钟信号和延时信号的频率都相同)。因此，在利用时钟信号和延时信号来分别控制多个DC/DC电路的开关进行导通或关断，不容易受外界影响，能够使多个DC/DC电路产生的EMI相互抵消来降低多路DC/DC转换器的EMI辐射值，从而确保多路DC/DC转换器的正常使用。综上所述，本公开中多路DC/DC转换器的控制装置包括：PWM模块和第一数量个延时模块，PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端分别与第一数量个延时模块中的第三数量个延时模块串联，PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个延时模块中的每个延时模块的输出端分别与多路DC/DC转换器的第四数量个开关连接，PWM模块输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，以控制多路DC/DC转换器的开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断，延时模块对与延时模块串联的PWM模块的输出端输出的时钟信号进行延时，以获取延时信号，以控制多路DC/DC转换器的开关按照延时信号的频率和相位进行导通或关断。通过不同的时钟信号和延时信号控制多路DC/DC转换器的开关，能够在频率固定的前提下，降低多路DC/DC转换器的EMI辐射值，误差小，不容易受外部因素影响，稳定度高。
其中，所述过压保护模块包括限流电阻Ⅰ、滑动变阻器Ⅰ、反馈电阻Ⅰ、运算放大器Ⅰ、钳位二极管Ⅰ、与非门Ⅰ、限流电阻Ⅱ、慢速光耦器件Ⅰ和输出接地电阻Ⅰ，其中，
所述限流电阻Ⅰ的一端作为所述过压保护模块的输入端，另一端接所述运算放大器Ⅰ的同相输入端；
所述滑动变阻器Ⅰ的一端接运算放大器Ⅰ的反相输入端，另一端接模拟地；所述运算放大器Ⅰ的输出端通过所述钳位二极管Ⅰ接所述与非门的输入端；所述与非门的输出端通过所述限流电阻Ⅱ接所述慢速光耦器件Ⅰ的输入端；所述慢速光耦器件Ⅰ的输出端作为所述过压保护模块的输出端从该模块引出。输出接地电阻Ⅰ一端作为所述过压保护模块的输出端，另外一端接地。
需要说明的是，所述过流保护模块包括限流电阻Ⅲ、滑动变阻器Ⅱ、反馈电阻Ⅱ、运算放大器Ⅱ、钳位二极管Ⅱ、与非门Ⅱ、限流电阻Ⅳ、慢速光耦器件Ⅱ和输出接地电阻Ⅱ，其中，
所述限流电阻Ⅲ的一端作为所述过流保护模块的输入端，另一端接运算放大器Ⅱ的同相输入端；所述滑动变阻器Ⅱ的一端接运算放大器Ⅱ的反相输入端，另一端接模拟地所述运算放大器Ⅱ的输出端通过所述钳位二极管Ⅱ接所述与非门Ⅱ的输入端，所述非门Ⅱ的输出通过所述限流电阻Ⅳ接所述慢速光耦器件Ⅱ输入端；所述慢速光耦器件Ⅱ输出端作为所述过流保护模块输出端从该模块引出；输出接地电阻Ⅱ一端作为所述过流保护模块的输出端，另外一端接地。
另外，所述故障信号传输电路包括输入限流电阻Ⅴ、Ⅵ和快速光耦器件，其中，
所述限流电阻Ⅴ、Ⅵ的输入端分别连接过压保护模块和过流保护模块的输出端，另一端分别连接快速光耦器件的输入端；
所述快速光耦器件的输出端作为所述故障信号传输电路的输出端。
需要说明的是，还包括检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及
逐周期调节电路，电性耦接至所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
本实施例优选5个独立的DC/DC变换模块，主要是将27V输入电源转为满足性能指标需求的5路独立的电压输出，满足***部件和设备对电源的需求。在本实施例中，根据-5V输出的DC/DC电源模块输出功率小，可采用反激式拓扑结构的设计方案，而+10V输出、+5V输出，+15V输出，-15V输出的DC/DC电源模块由于输出功率较大应采用正激式拓扑结构的DC/DC变换器。DC/DC变换模块中开关电源模块为MOS管，对于5V/13A，10V/2A，15V/2.5A，-15V/0.7A的电源输出选择大功率MOS管，即优选IRF540NPBF为输入MOS管，IRF540NPBF的参数为NMOS管，TO-220封装，IDS＝34A、RGS＝70mΩ、VDS＝100V满足5V/13A，10V/2A，15V/2.5A，-15V/0.7A的电源输出所需要求，另外IRF540NPBF底面为金属封装，能通过过渡片将热量传递到底座上，加快管子的散热；对于-15V/0.7，-5V/0.3A的电源输出选择小功率MOS管，即优选IRF120RPBF为输入MOS管，IRF120TRPBF的参数为NMOS管，IDS＝9.6A、RGS＝21mΩ、VDS＝100V满足上述要求，另外由于该电路输出功率较小，因此不用考虑散热问题，器件本身可以满足散热要求。
所述PWM模块采用UCC2803芯片，UCC2803是比较广泛的一种制集成电流驱动控制电路,，电流控制脉宽调制器克服了电压控制的开关电源频响慢，电压调整率及负载调整率低的缺点，UCC2803电路结构简单，易实现，封装结构SO-8。
所述反馈电路包括反馈模块和电压基准模块，所述反馈电路包括采样输出电路、放大电路和误差比较电路。所述反馈模块是通过对输出电源采样输出后采用光耦(光电耦合器，型号为GH137)反馈到PWM模块，进而控制开关占空比，调整输出电压；电压基准模块采用基准源TL1431MDREP，主要用于稳住输出电压，并与所述反馈模块中误差放大器比较来调整输出稳定电压。由于光耦的输进端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，所以性能比较稳定，抗干扰能力也比较强。发光管和光敏管之间的耦合电容小、耐压高，故共模抑制比很高。此外，光耦输进电阻小，对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光电耦合器构成的模拟信号隔离电路具有良好的电气性能。光电耦合器下方接有电压基准源TL1431MDREP，由其提供一个基准电压信号，当+Vout经分压后与基准电压(2.5V)信号进行比较，当分压电压为高于基准电压(2.5V)时，则光电二极管导通流过电流，光耦输出端输出电信号，传进PWM进行脉宽调节；同理，当分压电压低于基准电压(2.5V)时，光电二极管不导通，电流近似为0，光耦输出端相当于断开状态，此时PWM具有最大占空比
其中，所述检测电路包括：
锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
比较器，电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，并产生所述控制信号；
所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
详细地，锯齿波产生器接收时钟信号和该反馈信号，产生锯齿波信号，并根据该反馈信号调整该锯齿波信号的斜率、高度或平均水平。该反馈信号例如为输入电压Vin、输出电压Vo及输出电流Io的至少其中之一，用于检测DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变。时钟信号和时钟信号使第一占空比信号和控制信号保持同频。
比较器将该锯齿波信号与参考电压Vref进行比较，并根据比较结果输出控制信号至逐周期调节电路。
根据第一占空比信号及该控制信号，产生第二占空比信号。
详细地，逐周期调节电路分别接收第一占空比信号及该控制信号，并输出第二占空比信号。
根据本发明的一个实施例，逐周期调节电路可以通过一个与门电路来实现。逐周期调节电路分别接收第一占空比信号及该控制信号，并对其进行逻辑与操作，以输出第二占空比信号。
当输入电压保持恒定时，控制信号为高电平，第二占空比信号与第一占空比信号一致。当输入电压出现瞬变时，控制信号为方波脉冲信号，第二占空比信号为第一占空比信号与控制信号进行逻辑与运算的信号。
一种DC-DC适配电源转换控制方法，包括以下步骤：
步骤1：当检测到故障情况时，关闭DC/DC变换器的输出开关，同时故障信号传输给微处理器；判断所述故障信号是否为持续故障，如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期还存在，则判断为持续故障信号，则微处理器关断PWM输出信号；
如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期消失，则判断为非持续故障信号，则微处理器继续输出PWM信号；
步骤2：通过所述PWM模块，输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，以使每个所述时钟信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；通过所述延时模块，对与该延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，以使所述延时信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接；
步骤3：所述输出电压调整电路接收所述DC/DC转换器的输出电压，并根据所述输出电压产生占空比调节信号；
所述PWM产生器根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频；以及所述逐周期调节电路根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种DC-DC适配电源，其特征在于，包括DC/DC变换器模块、微处理器模块、电压检测单元、滤波模块、辅助电源模块、反馈电路、电流检测单元、过压保护模块、过流保护模块、故障信号传输电路、故障保护动作电路、PWM模块和第一数量个延时模块；
所述DC/DC变换器模块和辅助电源模块分别与滤波模块相连接，所述PWM模块分别与辅助电源模块和DC/DC变换模块连接，所述反馈电路分别与电源输出端和PWM模块相连接。
所述DC/DC变换器模块的输出与所述电压、电流检测单元的输入相连；
所述电压、电流检测单元的输出与所述过压、过流保护模块的输入相连；
所述过压、过流保护模块的输出与所述故障信号传输电路的输入相连；
所述故障信号传输电路的输出分别与所述故障保护动作电路的输入和所述微处理器模块的输入相连；
所述微处理器模块的输出与PWM输出模块的输入相连；
所述PWM输出模块的输出与所述DC/DC变换器模块的输入相连；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端分别与第一数量个所述延时模块中的第三数量个所述延时模块串联，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端分别与多路DC/DC转换器的第四数量个开关连接，第四数量等于第一数量与第二数量的和，第一数量等于第二数量与第三数量的乘积；
所述PWM模块，用于输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，每个所述时钟信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；
所述延时模块，用于对与所述延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，所述延时信号用于控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接，所述对应关系为根据所述多路DC/DC转换器的输出电流、第二数量个所述时钟信号的相位和第一数量个所述延时信号的相位，确定的所述多路DC/DC转换器的所述开关与所述PWM模块的输出端、所述延时模块的输出端之间的对应关系。
3.根据权利要求1所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，所述过压保护模块包括限流电阻Ⅰ、滑动变阻器Ⅰ、反馈电阻Ⅰ、运算放大器Ⅰ、钳位二极管Ⅰ、与非门Ⅰ、限流电阻Ⅱ、慢速光耦器件Ⅰ和输出接地电阻Ⅰ，其中，
所述限流电阻Ⅰ的一端作为所述过压保护模块的输入端，另一端接所述运算放大器Ⅰ的同相输入端；
所述滑动变阻器Ⅰ的一端接运算放大器Ⅰ的反相输入端，另一端接模拟地；所述运算放大器Ⅰ的输出端通过所述钳位二极管Ⅰ接所述与非门的输入端；所述与非门的输出端通过所述限流电阻Ⅱ接所述慢速光耦器件Ⅰ的输入端；所述慢速光耦器件Ⅰ的输出端作为所述过压保护模块的输出端从该模块引出。输出接地电阻Ⅰ一端作为所述过压保护模块的输出端，另外一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，所述过流保护模块包括限流电阻Ⅲ、滑动变阻器Ⅱ、反馈电阻Ⅱ、运算放大器Ⅱ、钳位二极管Ⅱ、与非门Ⅱ、限流电阻Ⅳ、慢速光耦器件Ⅱ和输出接地电阻Ⅱ，其中，
所述限流电阻Ⅲ的一端作为所述过流保护模块的输入端，另一端接运算放大器Ⅱ的同相输入端；所述滑动变阻器Ⅱ的一端接运算放大器Ⅱ的反相输入端，另一端接模拟地所述运算放大器Ⅱ的输出端通过所述钳位二极管Ⅱ接所述与非门Ⅱ的输入端，所述非门Ⅱ的输出通过所述限流电阻Ⅳ接所述慢速光耦器件Ⅱ输入端；所述慢速光耦器件Ⅱ输出端作为所述过流保护模块输出端从该模块引出；输出接地电阻Ⅱ一端作为所述过流保护模块的输出端，另外一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，所述故障信号传输电路包括输入限流电阻Ⅴ、Ⅵ和快速光耦器件，其中，
所述限流电阻Ⅴ、Ⅵ的输入端分别连接过压保护模块和过流保护模块的输出端，另一端分别连接快速光耦器件的输入端；
所述快速光耦器件的输出端作为所述故障信号传输电路的输出端。
6.根据权利要求1所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，还包括检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及
逐周期调节电路，电性耦接至所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的一种DC-DC适配电源，其特征在于，所述检测电路包括：
锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
比较器，电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，并产生所述控制信号；
所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
8.一种DC-DC适配电源转换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：当检测到故障情况时，关闭DC/DC变换器的输出开关，同时故障信号传输给微处理器；判断所述故障信号是否为持续故障，如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期还存在，则判断为持续故障信号，则微处理器关断PWM输出信号；
如果所述故障信号在微处理器接受信号的下个周期消失，则判断为非持续故障信号，则微处理器继续输出PWM信号；
步骤2：通过所述PWM模块，输出第二数量个频率相同、相位不同的时钟信号，任意两个所述时钟信号的相位差为预设相位的整数倍，以使每个所述时钟信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照该时钟信号的频率和相位进行导通或关断；通过所述延时模块，对与该延时模块串联的所述PWM模块的输出端输出的所述时钟信号进行延时，以获取延时信号，以使所述延时信号控制所述多路DC/DC转换器的所述开关按照所述延时信号的频率和相位进行导通或关断；
所述PWM模块的第二数量个输出端中的每个输出端、第一数量个所述延时模块中的每个延时模块的输出端按照预设的对应关系，分别与所述多路DC/DC转换器的第四数量个所述开关连接；
步骤3：所述输出电压调整电路接收所述DC/DC转换器的输出电压，并根据所述输出电压产生占空比调节信号；
所述PWM产生器根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频；以及所述逐周期调节电路根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
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