一种DC-DC变换器及其控制方法

摘要

本发明公开一种DC-DC变换器及其控制方法，其装置由开关管Q、二极管D、电感L、电容C、采样电阻R、单片机以及驱动电路组成，在单片机上连接有三路采样电路，分别采集采样电阻R上的电压值A₁，负载RL上的电压值A₂以及直流电源Ui的输入电压值A₃，单片机的输出端P₁与驱动电路的输入端连接，驱动电路接收单片机输出的PWM信号并控制开关管Q的工作状态，在控制过程中，单片机将前馈型电压模式控制与模糊控制融为一体。其显著效果是：降低了成本，使得设备更加小型化和智能化，加快了系统的响应时间，具有很好的抗输入电压变化和负载变化的能力，提高了设备的可靠性。

主权项

一种DC‑DC变换器的控制方法，该DC‑DC变换器由开关管Q、二极管D、电感L、电容C、采样电阻R、单片机以及驱动电路组成，其中：开关管Q的一端为直流电源Ui的正极输入端，开关管Q的另一端连接在二极管D的负端上，该二极管D的正端为直流电源Ui的负极输入端，所述二极管D的负端还与电感L的一端连接，该电感L的另一端与电容C的一端相连，电容C的另一端与采样电阻R的一端连接，采样电阻R的另一端连接在二极管D的正端上，负载RL连接在电容C的一端与二极管D的正端之间，在单片机上连接有三路采样电路，第一采样电路用于采集采样电阻R上的电压值A₁，第二采样电路用于采集负载RL上的电压值A₂，第三采样电路用于采集直流电源Ui的输入电压值A₃，单片机的输出端P₁与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端连接在开关管Q的驱动端上，驱动电路接收单片机输出的PWM信号并控制开关管Q的工作状态，其特征在于：所述DC‑DC变换器按照如下步骤进行： 步骤一：单片机初始化，设定输出电压目标值Uo、PWM信号频率值f、PWM信号占空比值d以及模糊控制表； 所述模糊控制表中的变量由电压误差等级电压误差增量等级以及模糊控制量m组成；步骤二：连接直流电源Ui和负载RL，单片机以时间间隔Δt周期性获取采样电阻R上的电压值A₁、负载RL上的电压值A₂以及直流电源Ui的输入电压值A₃； 步骤三：单片机计算输入电压微分值c、电容电流值I、以及输出电压误差值e，其中： A₃为直流电源Ui当前时刻输入电压值，A′₃为直流电源Ui上一时刻的输入电压值，Δt为两时刻之间的时间间隔；r为采样电阻R的电阻值，A₁为当前时刻采样电阻R的电压值；e＝A₂‑Uo，A₂为当前时刻负载RL上的电压值A₂，Uo为输出电压目标值； 步骤四：判定输入电压微分值c的范围； 如果c₁≤c≤c₂，则进入步骤五； 如果c＜c₁，则设置占空比d＝d+βd，返回步骤二； 如果c＞c₂，则设置占空比d＝d‑βd，返回步骤二； 其中β为0～1之间的常数，c₁、c₂为电压微分值c的阈值； 步骤五：判定电容电流值I的范围； 如果|I|≤I′，则进入步骤六； 如果|I|＞I′，则设置占空比d＝d+γd，返回步骤二； 其中γ为0～1之间的常数，|I|为电电容电流值I的绝对值，I′为电容电流值I的阈值； 步骤六：判断输出电压误差值e的范围； 如果|e|≤E，则返回步骤二； 如果|e|＞E，则进入步骤七； 其中|e|为电压误差值e的绝对值，E为电压误差值e的阈值； 步骤七：量化误差；按照Δe＝e‑e′计算电压误差增量Δe，其中e为当前时刻输出电压误差值，e’为上一时刻输出电压误差值； 根据电压误差值e的大小确定电压误差等级根据电压误差增量Δe的大小确定电压误差增量等级步骤八：确定模糊控制量m； 根据电压误差等级和电压误差增量等级查询模糊控制表，确定模糊控制量m；步骤九：根据模糊控制量m设置占空比值d＝d+m*p，返回第二步循环进行，p为模糊控制量m的系数。