一种数字DC/DC变换器的四段式自适应PID控制方法

摘要

一种数字DC/DC变换器的四段式自适应PID控制方法，基于包括比例缩放模块、A/D转换模块、含自适应控制模块和PID控制模块构成的四段式自适应PID控制模块、数字脉冲宽度调制模块以及驱动模块构成的控制系统，该控制系统与Buck型DC/DC变换器的主拓扑串联构成闭环；A/D转换器采样经比例缩放后的输出电压并转换为数字电压信号，四段式自适应PID控制模块根据当前误差信号和前一时刻的误差信号判断输出电压处于哪一个阶段，通过对应阶段的参数值计算出占空比命令信号，数字脉冲宽度调制模块和驱动模块根据占空比命令信号得出相应占空比的方波信号，用来控制主拓扑中MOS开关管的通断状态，从而调节变换器的输出电压值。

主权项

一种数字DC/DC变换器的四段式自适应PID控制方法，其特征在于：基于包括比例缩放模块、A/D转换模块、含自适应控制模块和PID控制模块构成的四段式自适应PID控制模块、数字脉冲宽度调制模块以及驱动模块构成的控制系统，该控制系统与Buck型DC/DC变换器的主拓扑串联构成闭环；当输入电压或负载电流外部环境发生变化时，主拓扑的输出电压会随之出现波动，比例缩放模块通过分压将主拓扑的输出电压放大、缩小或等值处理后由A/D转换模块采样不同周期时刻的主拓扑输出电压后与参考电压进行比较，得到数字化误差信号，自适应控制模块将数字化误差信号的值与阈值电压进行比较，判断出主拓扑的输出电压是处于稳态还是瞬态，以及处于瞬态中的上升态、下降态和过渡态的哪种阶段，根据不同状态分配不同的参数值给PID控制模块，PID控制模块通过K_p、K_i和K_d三个参数计算得到相应的占空比命令信号送至数字脉冲宽度调制模块，再经驱动模块后输出占空比可变的方波信号，用来控制变换器主拓扑中两个互补的MOS开关管的导通和关断时间，从而调节DC/DC变换器的输出电压值；然后再次对主拓扑的输出电压进行A/D转换，重复上述过程进行循环控制直至系统稳定，从而使系统获得更快的瞬态响应。