一种可切换移相控制和脉宽控制的DC‑DC电路设计方法与流程

本发明涉及一种可切换移相控制和脉宽控制的dc-dc电路设计方法，属于通用服务器供电技术领域。

背景技术：

目前全球的能源问题越来越严重，在我国用电问题变得越来越受重视。服务器对电源效率规格要求越来越高，针对电源效率问题，开关电源拓扑dc-dc部分从硬开关变成了软开关，现在开发设计人员提高电源效率的方法主要体现在器件性能的提升。

但是，当前工程师对电源拓扑本身的修改已经少之又少，无法满足低负载条件下服务器对电源效率的要求。因此，迫切需要一种能够提高低负载条件下效率的dc-dc电路设计方法。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可切换移相控制和脉宽控制的dc-dc电路设计方法，能够提高低负载条件下的效率。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种可切换移相控制和脉宽控制的dc-dc电路设计方法，其特征是，首先对负载进行侦测，然后判断负载的大小，根据不同的负载对dc-dc电路采用pwm控制方式或移相控制方式。

进一步地，所述的方法包括以下步骤：

1)进行训练测试，根据整机效率确定进行移相全桥和pwm控制方式切换的切换阈值；

2)对负载进行侦测；

3)dsp会判断负载的大小，确定对dc-dc电路采取的控制方式；

4)对dc-dc电路进行pwm控制方式和移相控制方式的切换。

进一步地，所述确定对dc-dc电路采取的控制方式过程为：如果侦测的负载大小小于切换阈值则采用pwm控制方式，如果侦测的负载大小大于切换阈值采用移相控制方式。

进一步地，在对dc-dc电路进行pwm控制方式和移相控制方式的切换时，如果侦测的负载大小小于切换阈值与回差值之差时则将移相控制方式切换为pwm控制方式，如果侦测的负载大小大于切换阈值与回差值之和时则将移相控制方式切换移相控制方式。

进一步地，所述dc-dc电路包括移相全桥、变压器t1和负载load，所述移相全桥包括mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4，所述mos管q1和mos管q2构成超前桥臂并通过电感lr连接变压器t1初级侧的一端，所述mos管q3和mos管q4构成滞后桥臂并连接变压器初级侧的另一端；所述负载load的一端与电感lo的一端连接，电感lo的另一端分别经过二极管d1和二极管d2连接变压器t1次级侧的两端，负载load的另一端连接变压器t1次级侧的中心点；所述的mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4均为pwm方式控制的mos管。

进一步地，所述负载的两端还并联一电容c。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种移相控制和脉宽调制控制相互切换的dc-dc全桥电路，在该全桥变换电路中，针对不同的负载条件，分别采用pwm控制和移相控制，两种控制方式的相互结合可以有效的减小小负载状态下开关管的电流应力和开关损耗，从而保证了全范围负载情况下具有较高的效率。

通过在服务器电源中引进本发明的设计方法，有效提高了服务器电源小负载时的效率，增强了产品的竞争力。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明进行说明。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的dc-dc电路示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

本发明一种可切换移相控制和脉宽控制的dc-dc电路设计方法，首先对负载进行侦测，然后判断负载的大小，根据不同的负载对dc-dc电路采用pwm控制方式或移相控制方式。

如图1所示，本发明所述的方法包括以下步骤：

1)进行训练测试，根据整机效率确定进行移相全桥和pwm控制方式切换的切换阈值；

2)对负载进行侦测；

3)dsp会判断负载的大小，确定对dc-dc电路采取的控制方式；

4)对dc-dc电路进行pwm控制方式和移相控制方式的切换。

上述方法中，所述确定对dc-dc电路采取的控制方式过程为：如果侦测的负载大小小于切换阈值则采用pwm控制方式，如果侦测的负载大小大于切换阈值采用移相控制方式。

上述方法中，在对dc-dc电路进行pwm控制方式和移相控制方式的切换时，如果侦测的负载大小小于切换阈值与回差值之差时则将移相控制方式切换为pwm控制方式，如果侦测的负载大小大于切换阈值与回差值之和时则将移相控制方式切换移相控制方式。

如图2所示，本发明所述的dc-dc电路包括移相全桥、变压器t1和负载load，所述移相全桥包括mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4，所述mos管q1和mos管q2构成超前桥臂并通过电感lr连接变压器t1初级侧的一端，所述mos管q3和mos管q4构成滞后桥臂并连接变压器初级侧的另一端；所述负载load的一端与电感lo的一端连接，电感lo的另一端分别经过二极管d1和二极管d2连接变压器t1次级侧的两端，负载load的另一端连接变压器t1次级侧的中心点；所述的mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4均为pwm方式控制的mos管；所述负载的两端还并联一电容c。

移相全桥控制的全桥dcdc变换器的损耗有环流损耗，开通损耗，关断损耗等；pwm控制的全桥变换器的损耗有开通损耗，关断损耗等。轻载条件下，pwm方式变换器的损耗要略小于ps控制方式的变换器。在pwm控制方式下，变换器的损耗将随着负载的增加而增大。由于移相全桥dcdc变换器谐振电感的影响，随着负载的增加，谐振电感和开关管结电容的振荡幅值也随之增大，开通和关断的损耗也相应的增加。当达到某一个负载点，pwm方式的损耗将大于移相全桥控制方式的损耗。

与现有技术相比较，本发明具有以下特点：

1)针对不同的负载条件，分别采用pwm控制或移相控制；由于环流损耗和开通、关断损耗损耗很难准确提取，因此pwm和移相全桥控制的切换点通过判断整机效率来确定。实际测试全范围的整机效率，确定了移相全桥和pwm控制方式的切换点。为了避免两种模式的频繁切换，留有适量的回差，最后的软件切换动作是负载小于某载量为pwm方式，负载大于某载量为移相全桥方式。利用dsp来实现这种控制方式是相当容易的。首先dsp会判断负载的大小，确定应当采取的控制方式，负载小于某载量为pwm方式，负载大于某载量为移相全桥方式。

2)服务器电源低负载范围的效率得到提高，所谓全范围内效率的提高是针对全范围内皆为移相控制的服务器电源,故引入比切换点小的负载采用pwm控制。

3)为了避免两种模式的频繁切换，留有适量的回差，最后的软件切换动作是负载小于某载量为pwm方式，负载大于某载量为移相全桥方式。利用dsp来实现这种控制方式是相当容易的。首先dsp会判断负载的大小(根据负载侦测点信号)，确定应当采取的控制方式，负载小于某载量时q1、q2、q3和q4的控制方式为pwm方式(即传统的全桥控制方式)，负载大于某载量时q1、q2、q3和q4的控制方式为移相全桥方式。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。