Boost pfc变换器启动输出电压防过冲数字控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防过冲启动的数字控制技术领域，尤其是指针对BOOST PFC变换器实现启动输出电压防过冲的一种数字控制方法。
【背景技术】
[0002]有源功率因数矫正(APFC，Active Power Factor Correct1n)技术在开关电源领域中应用广泛，其中BOOST PFC电路主要应用于大功率应用场合，其常规输入电压范围为90V-264VAC。为了使BOOST变换器能够稳定工作，使输出电压稳定，则需要对输出电压进行环路控制。一般情况下，由于电压环路带宽不高，对输入电压变化的响应较慢，所以BOOSTPFC电路在启动过程，特别是高压输入启动过程中容易产生输出电压过冲的现象，易造成开关管、二极管、电容等元器件的损坏，降低了开关电源的可靠性。
[0003]通常情况下，BOOST PFC的模拟控制芯片都有软启动功能来防止输出电压的启动过冲。但在PI电压保证环路稳定的情况下，仍容易产生输出启动过冲。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，结合BOOST PFC电路的特点和数字控制优势，提供面向BOOST PFC变换器的启动输出电压防过冲数字控制方法。
[0005]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:B00ST PFC变换器启动输出电压防过冲数字控制方法，采用DSP控制器，通过程序来改变PWM的控制信号和参考电压信号，且以中断响应的方式实现控制算法，并周期性地进入中断响应；其包括以下步骤:
[0006]1)将BOOST PFC变换器输出的直流电压Vbus经过增益为1/K3的输出电压检测模块后，再通过第一模数转换接口 ADC1输入到数字信号处理器，进行增益为K4的放大处理，得到输出采样电压
[0007]2)将BOOST PFC变换器的交流输入线电压Vin—l和V ιη—N经过增益为1/K1的输入电压检测模块后，再分别通过第二模数转换接口 ADC2和第三模数接口 ADC3输入到数字信号处理器，进行增益为K2的放大处理，再通过数字信号处理器内部的检测和整流模块得到输入峰值米样电压Vin;
[0008]3)将BOOST PFC变换器的输入电流Is经过电流检测模块后，再通过第四模转换数接口 ADC4输入到数字信号处理器得到输入采样电流信号込；
[0009]4)将参考电压V?f与步骤1)所述的输出采样电压V。相减，得到差值Vy再通过PI电压环控制算法得到调节电压Vm;
[0010]5)将步骤2)所述的输入采样电压Vin、步骤3)所述的输入采样电流信号L步骤4)所述的调节电压信号\，通过电流环路补偿算法，再通过PWM模块，驱动放大后得到PWM信号，从而驱动开关管Q1。
[0011]所述输入电压检测模块的增益1/K1、所述输出电压检测模块的增益1/K3、所述增益K2、所述增益K4，四者之间的关系为K2/K1 = K4/K3。
[0012]当所述输入采样电压Vin减去所述输出采样电压V加绝对值大于固定电压V J寸，所述PWM信号为低电平，所述开关管Q1关断，定义变换器的状态变量为S，且将此时变换器的状态定义为STATE 1，即S = STATE Ιο
[0013]当PWM信号为低电平时，在没有检测误差的情况下所述输出采样电压L和所述输入采样电压Vin最终会相等，V A V。和V ιη所预估的最大误差。
[0014]当检测到所述输出采样电压L减去所述输入采样电压V…的绝对值开始小于所述固定电压VJ寸，所述参考电压V -等于所述输入采样电压V ιη;且将之后的变换器状态定义成STATE2，即S = STATE2，进入STATE2后，Vraf在原值的基础上一个固定电压值VMnip，即
=V?f+vranip;所述参考电压V 与所述输出采样电压V ^作差，得到误差电压V e,误差电压\通过PI电压环控制算法和电流环控制算法得到驱动PWM控制输出电压。
[0015]当进入STATE2后，中断响应中所执行的程序从STATE2开始，而不再执行STATE1中的程序。
[0016]所述固定电压值VMnip的大小根据所述输出电压设定值V _的大小来选择，过大容易弓I起过冲，过小启动时间会过长。
[0017]当检测到所述参考电压V?f大于或等于所述输出电压设定值V _时，令所述参考电压v?f等于所述输出电压设定值V out,得到误差电压I,误差电压1通过PI电压环控制算法和电流环控制算法得到驱动PWM控制输出电压。
[0018]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0019]1、本发明控制方法采用DSP控制器实现，原理简单实用，程序编写方便。可以更改所述固定电压t和固定电压值值来满足对不同输入电压范围和启动时间的要求，且需要更改的参数均为软件参数，更改方便。
[0020]2、本发明控制方法并没有增加任何的额外的电路元器件，既节省了空间，有没有增加额外的成本，且通用的DSP均可以实现此功能。
【附图说明】
[0021 ] 图1是BOOST PFC变换器的电路结构图。
[0022]图2是BOOST PFC的系统组成原理图。
[0023]图3是本发明所述数字控制方式的程序流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0025]随着数字控制理论与实施手段的不断完善，且具有高度集成化控制电路、精确的控制精度，以及完善的通讯能力与电源综合管理功能，如今已成为电力电子学的一个重要应用手段。
[0026]如图1至图3所示，Vin』和V ιη—Ν为输入交流电压的线电压，V bus为输出直流电压，L1为BOOST PFC电感，D1为BOOST电路二极管，D3为防电感启动饱和二极管，D4、D5、D6、D7为整流二极管，Q1为功率开关管，C。为输出滤波电容，R。为输出负载，R 3为电感电流采样电阻，Vraf参考电压，V。为输出米样电压，I [为电感米样值，V in输入峰值米样电压，V e为误差电压，\为PI控制器的输出电压，PWM分别为功率开关管的驱动。
[0027]本实施例所述的BOOST PFC变换器的启动输出电压防过冲数字控制方法，采用DSP控制器，通过程序来改变PWM的控制信号和参考电压信号，且以中断响应的方式实现控制算法，并周期性地进入中断响应；其包括以下步骤:
[0028]1)将BOOST PFC变换器输出的直流电压Vbus经过增益为1/K3的输出电压检测模块后再通过第一模数转换接口 ADC1输入到数字信号处理器，进行增益为K4的放大处理，得到输出采样电压
[0029]2)将BOOST PFC变换器的交流输入线电压Vin—l和V ιη—N经过增益为1/K1的输入电压检测模块后，再分别通过第二模数转换接口 ADC2和第三模数接口 ADC3输入到数字信号处理器，进行增益为K2的放大处理，再通过数字信号处理器内部的检测和整流模块得到输入峰值米样电压Vin;
[0030]3)将BOOST PFC变换器的输入电流Is经过电流检测模块后，再通过第四模转换数接口 ADC4输入到数字信号处理器得到输入采样电流信号込；
[0031]4)将参考电压V?f与步骤1)所述的输出采样电压V。相减，得到差值Vy再通过PI电压环控制算