[发明专利]一种DC-DC转换器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种DC-DC转换器，特别涉及一种DC-DC转换器控制系统。

背景技术

科技迅速发展的今天，消费电子产品与人们的日常生活工作越来越息息相关。然而，这就导致电子器件与系统对电源性能提出了更高更全面的要求。由于传统的线性电源转换效率低、发热量大的致命缺点，具有高效率的开关电源被越来越广泛地采用。

开关电源的核心结构是DC-DC转换器，DC-DC转换器的控制方法直接影响着电子器件与系统运行的稳定性。数字控制以其可移植性高、控制方式灵活、片外元件少、设计周期短等优点，逐步成为学者和商家的新宠儿。在数字电源发展的过程中，动态响应性能受到越来越多的关注。因为开关电源的输入电压和负载不断变化会造成开关电源输出的大幅度波动，如果波动导致输出电压超过电子设备能够安全工作的范围，那么电子设备的寿命将大大折损。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能够提高DC-DC转换器动态性能的控制系统，其能优化开关电源的动态性能，进而保障消费电子产品工作于安全的工作电压条件的DC-DC转换器控制系统。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：

包括用于采集DC-DC转换器输出电压的模数转换器ADC、用于处理数字误差信号的控制逻辑、产生开关控制信号的DPWM单元以及驱动单元；

所述的模数转换器ADC的输入端与DC-DC转换器的输出采样点连接，模数转换器ADC的输出端与控制逻辑的输入端连接，控制逻辑的输出端与DPWM单元的输入端相连，DPWM单元的输出端与驱动单元相连接；

所述的控制逻辑对模数转换器ADC采集的数字误差信号进行如下处理：

当数字误差信号小于阈值时，采用预测控制，占空比信号为：

D[k]＝y[k]+y[k-1]+y[k-2]-2*y[k-3]；

当数字误差信号大于等于阈值时，采用非线性控制，占空比信号为：

D[k]＝1；

其中，D[k]是占空比信号,y[k]、y[k-1]、y[k-2]和y[k-3]分别是第k、k-1、k-2和k-3个周期进行PPID运算得到的结果。

所述的DC-DC转换器采用降压型转换电路，该降压型转换电路包括开关管MP、开关管MN、电感L、电容C、负载R_L、分压电阻R₁和R₂；

其中，开关管MP的源极接直流电源V_DC；开关管MP和开关管MN的栅极均接驱动单元；开关管MP和开关管MN的漏极均接电感L的一端；电感L的另一端、电容C的一个极板以及负载R_L的一端均接在电路节点201上；开关管MN的源极、电容C的另一个极板以及负载R_L的另一端均接地；在负载R_L两端并联有相互串联的分压电阻R₁和R₂，且电阻R₁的输出端接模数转换器ADC。

所述的开关管MP为PMOS管，开关管MN为NMOS管。

所述的模数转换器ADC为5位延时线模数转换器ADC，该5位延时线模数转换器ADC包括比较器、延时链、检测控制逻辑、电流补偿模块和译码器；

所述的检测控制逻辑包括第一D触发器、第二D触发器、异或门和或非门，其中，第一D触发器的Q端分别接或非门和异或门的B端，第二D触发器的Q端分别接或非门和异或门的A端；异或门和或非门的输出端均与电流补偿模块相连接；

所述的比较器包括一号比较器和二号比较器，其中，一号比较器的正相输入端接二号比较器的正相输入端且均与锯齿波V_SAW连接，一号比较器的反相输入端和二号比较器的反相输入端分别接基准电压V_REF1和V_REF2，二号比较器的反相输入端还接有采样电压V_SAM，一号比较器的输出端接延时链的输入端，二号比较器的输出端接检测控制逻辑的使能端和译码器的使能端，且译码器还与延时链相连；

所述的延时链包括N个相互串联的延时单元，第N个延时单元的输出端接第二D触发器的D端，第N-1个延时单元的输出端接第一D触发器的D端，第1至第N-1个延时单元的输出端均与译码器相连，且第1至第N个延时单元还与电流补偿模块相连；

所述的DPWM单元包括1阶ΣΔ调制电路、延时链、检测控制逻辑、电流补偿模块以及多路选择器；