[发明专利]DVS系统开关DC‑DC变换器的混合控制电路及其控制方法

摘要

本发明公开一种DVS系统开关DC‑DC变换器的混合控制电路及其控制方法，采用基于传统线性数字PID与非线性数字滑模控制，通过混合数字算法实现了两种控制模式的有序切换。在稳态时，通过混合控制算法选择数字PID补偿器慢环路工作，实现输出电压的小纹波以及对较小跳变的快速反应。当DVS算法模块反馈信号发生跳变时，通过混合控制算法使PID补偿其环路停止工作，并选择数字滑模控制快环路，使DC‑DC变换器快速达到新的稳定状态。本发明混合数字控制明显具有更快的动态响应速度，并且随着电压跳变的幅度越大，相对于传统数字PID控制的优势越明显；因此，本发明的混合数字控制DC‑DC变换器适用于DVS系统。

主权项

一种DVS系统开关DC‑DC变换器的混合控制电路，其特征在于，包括DC‑DC变换器主电路及其驱动模块、量化范围可调的FLASH‑WINDOW‑ADC、电容电流检测模块、数字PID补偿模块、数字滑模控制模块、跳变检测模块、模式切换状态机和数字脉冲宽度调制器；DC‑DC变换器的输出端连接FLASH‑WINDOW‑ADC的输入端、DVS控制模块和电容电流检测模块的输入端；DVS控制模块的输出端接FLASH‑WINDOW‑ADC的输入端；FLASH‑WINDOW‑ADC的输出端连接数字PID补偿模块的输入端、数字滑模控制模块的输入端和跳变检测模块的输入端；跳变检测模块的输出端连接模式切换状态机的输入端，模式切换状态机的输出端连接数字PID补偿模块的输入端和数字滑模控制模块的输入端；数字PID补偿模块的输出端和数字滑模控制模块的输出端连接数字脉冲宽度调制器的输入端，数字脉冲宽度调制器的输出端通过两路驱动模块连接DC‑DC变换器；DC‑DC变换器的输出电压Vout经过FLASH‑WINDOW‑ADC量化为数字码，后经过数字PID补偿模块、数字脉冲宽度调制器、驱动模块构成了线性数字PID控制环路；当DVS控制模块反馈的数字码保持恒定时，该线性数字PID控制环路工作以实现小纹波的输出电压；DC‑DC变换器输出滤波电容电流经过电容电流检测模块量化为数字码Ic[n]，与FLASH‑WINDOW‑ADC量化的输出误差信号e[n]，共同实现了数字滑模控制环路；当DVS控制模块反馈的数字码发生跳变时，该数字滑模控制环路工作以提高输出电压跟随速度，当变换器恢复到稳态时，控制模式重新切换到PID控制。