[发明专利]一种DC-DC电源的数字控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种DC‑DC电源的数字控制系统及方法，该控制系统包括采样模块，对输出电压和输出电流采样，得到输出电压采样信号和输出电流采样信号；PID控制模块，通过输出电压采样信号和输出电流采样信号得到环路控制量，将环路控制量输入环路选择器中，得到PID环路控制量；动态检测模块，通过输出电流采样信号得到当前的负载状态，再通过不同的负载状态之间切换的时间，得到当前的负载动态频率；动态控制模块，对PWM占空比信号进行调整；PWM模块，将调整后的PWM占空比信号转化为PWM波。本发明动态调整时间短，对系统环路性能影响小，在提高了低频负载动态时响应速度的同时，在高频负载动态时还能保持系统有较高的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体的说，是涉及一种DC-DC电源的数字控制系统及方法。

背景技术

随着技术的不断发展，给各类电子设备供电的电源也越来越重要，电源的性能甚至会直接影响到整套电子设备的性能指标和工作的稳定性。其中，数字控制的开关电源以其自身的灵活性强，稳定性好，易量化控制且精度高的优点，成为了主流电子设备电源应用的重要部分。

例如在激光设备电源的应用中，激光设备的工作时，相当于激光电源的负载在高频的切换，负载动态频率从1~20KHz乃至更高，此时电源的输出电压会因为负载的快速变化，产生过冲或者下降的情况。若电压过冲或者下降的幅度过大，会直接导致设备的性能降低，甚至设备的工作异常。因此，电源的动态响应性能就显得尤为重要。

在一些方法中，会采用多模式控制的方式来提高PID参数来加快PID控制器的响应速度。或者，用进一步放大误差信号来增大PID控制器响应，达到提高响应速度的目的。但是在多模式的控制中，模式切换与过渡的延时效应本身就会减慢动态响应速度，而增大PID参数和放大误差信号很容易使得系统稳定性降低。

此外，还有一些使用电容电流、电感电流来预测负载变化，进行最优控制的算法，也可以提高电源的动态响应。但这种算法对于电路元器件参数值的稳定性和精确性要求较高，在电路元器件的参数不稳定的时候，不易于使用。

以上不足，有待改善。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供本发明提供了一种能满足高频快速的负载动态响应和保持系统稳定的DC-DC数字电源的数字控制系统及方法。

本发明技术方案如下所述：

一种DC-DC电源的数字控制系统，其特征在于，包括：

采样模块，对电源输出端的输出电压和输出电流进行采样，再通过模数转换得到输出电压采样信号和输出电流采样信号；

PID控制模块，将所述输出电压采样信号输入到第一比较器中，与稳压参考电压值进行比较得到电压误差信号，再将所述电压误差信号输入到电压PID控制器中进行运算，得到电压环路控制量，将所述输出电流采样信号输入到第三比较器中，与限流参考电流值进行比较得到电流误差信号，再将所述电流误差信号输入到电流PID控制器中进行运算，得到电流环路控制量，将所述电压环路控制量和所述电流环路控制量输入到环路选择器中，得到PID环路控制量；

动态检测模块，将所述输出电流采样信号输入到第二比较器中，与负载参考电流值进行比较得到当前的负载状态，再通过检测不同的所述负载状态之间切换的时间，得到当前的负载动态频率；

动态控制模块，同步接收所述PID环路控制量、所述负载状态及所述负载动态频率，并根据所述PID环路控制量、所述负载状态及所述负载动态频率对PWM占空比信号进行调整；

PWM模块，将调整后的所述PWM占空比信号转化为PWM波，再通过驱动电路和所述PWM波实现对驱动的控制。

根据上述方案的本发明，其特征在于，所述动态检测模块包括：