专利名称：一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器数字控制方法
技术领域：
本发明属于电力电子电路工程领域，涉及一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器控制方法。
背景技术：
以FAN2108构成的直流DC-DC变换器，具有输出电压反馈稳压功能，输入电压可在3V至24V都能适应，输出电压可以通过适当选择电路的反馈电阻与偏置电阻的比值，在
O.8V至O. 8VIN之间任意选择，效率十分高，输出的负载电流可过到8A，且电路的保护功能齐全。一般的采用FAN2108的DC-DC变换电路直流电源，由输出电压反馈到19脚的电阻Rl与偏置电阻RBIAS的分压比来决定输出电压的大小，一旦这两个电阻值及电路的各参数确定后，输出直流电压只能是某一个电压值，并不能实现输出电压在较大范围可调。因此其功能特点不能全部挖掘出来，应用存在较大的局限性。·
发明内容
为了克服上述存在的问题，本发明提供利用FAN2108可以适应很宽输入电压范围，又能适用在较宽输出电压范围可调工作的一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器数字控制方法。本发明的技术方案是通过在FAN2108外围电路中，在输出电压反馈到19脚到地线的偏置电阻RBIAS两端并入MOSFET管电阻阻值调节器，改变反馈系数，来调节输出电压的大小。其包括以下步骤I)构成如图I所示电路组成；2)启动电路的方法将PWM波形发生器发出的PWM波形占空比设为O启动电路，使MOSFET管Ql完全关闭，电路输出电压最低值；3)设定输出电压，通过输入电压设定电路设定好所需输出电压对应的的数字控制量;4)电路输出直流电压控制方法PWM波形发生器，按照所输入的数字量输出合适的PWM波形，控制MOSFET管Ql的导通比例，输出一定的等效电阻值大小，改变FAN2108的19脚到地线的并联电阻阻值，改变FAN2108反馈环的反馈系数，使电路输出所要求的输出电压值；所述步骤I)中电阻Rbias、Rl的阻值选取方法为首先选择一个合适的Rbias阻值，可以按FAN2108的典型应用电路来选取；然后按要求的最低输出电压计算选取电阻Rl的阻值，其他FAN2108芯片外围元件参数都可以按FAN2108的典型应用电路来选取。MOSFET管应选NMOS管，按PWM频率选用MOSFET管的工作频率，开启电压选择4V及以内。电阻R1、电容C11、C12主要起滤波作用，滤除MOSFET管开关的交流分量，电容量可根据PWM的开关频率来选择。PWM波形发生器最好选用单片机，可以更好地简化输出电压设定电路，如果选择单片机，则可以使用简单的按键输入。
所述步骤2)中输出最低电压计算方法O. 8V/Rbias = (Vout-O. 8V)/Rl+650nA(I)所述步骤3)中输入的设定值数字控制量为N。
所述步骤4)中输出电压计算公式为O. 8V/ (RBias//Rn) = (Vout-O. 8V) /Rl+650nA (2)式中，Rn是MOSFET管电阻阻值调整器输出的等效电阻值(Rn的大小与N相关)。为简化计算，(I)、(2)式中的650nA可忽略。所述电路的工作原理基于本发明的电路连接,通过在FAN2108的反馈回路中，在FAN2108的19脚到地线支路RBIAS两端并联一个可用PWM波控制的电阻Rn，通过改变PWM占空比，来改变MOSFET管电阻阻值调节器输出等效电阻值，实现对反馈系数的调节，从而在不改变电路硬件参数的情况下，按要求调节改变电路的输出电压大小。使用本发明，不仅可以适应输入电压范围很宽的输入电压(输入电压Vin范围在3-24V)，同时可以使输出电压在较宽的范围内(在O. 8V-0. 8Vin)调节，适应负载所要求的电压。其适用范围广，尤其适合在野外无市电用太阳能电池来供电的情况。
图I为本发明线路组成图。图中FAN2108使用了具体的线路连接图表示，其他电路采用了方框图表示。图2为本发明的一个具体实施例的连接线路图。
具体实施例方式以下面结合附图以具体实施例对本发明的技术方案及工作过程作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此实施例1，一个输入电压为12V，输出电压在I. 8V到9. 6V之间可任意调节的实施例。参照图1，步骤I) 一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器控制方法，其特征在于，由由FAN2108芯片及其外围电路元件BUCK电路、输出电压设置输入电路、PWM波形发生电路、PWM波形驱动与隔离电路、MOSFET管电阻阻值调整电路组成；步骤2)参照图2，对FAN2108周围电路参数的选择，其工作频率由R1决定，取31ΚΩ，工作频率=500KHz，电感取值为2. 2 μ H。步骤3)参照图2，选择电阻Rbias = 2Κ。步骤4)参照图2，计算Rl阻值，当PWM占空比为O时，Rx =m，此时输出电压为
I.8V,由 O. 8V/Rbias = (Vout-O. 8V)/Rl+650nA 可计算出 Rl = 2. 49K。当 PWM 波形开关频率选取4KHz，滤波电容Cll取3. 3nF，C12选取3个4. 7 μ F的电解电容，滤除脉动分量。步骤5)，只要控制设定值数字量N，使PWM脉宽按数字量N调节，就可以控制输出电压VOUT在最小值为I. 8V，到最大值O. 8VIN = O. 8X12V = 9. 6V之间可调。步骤6)参照图2，PWM波形发生电路采用ATMEGA 16单片机，输出电压设定电路采用2个独立式按键，输出与隔离电路采用光电隔离器电路，MOSFET要求其开启电压小于等于4V，导通电阻Rds小，导通电流等其他参数无特别的要求。
设定值数字量N的允许最大值时，应该根据所要求输出电压电压的最大值进行计算，只要不使FAN2108和19脚上因反馈系数太小，引起19脚上电压VFB太小，即VFB< 795mV，造成无反馈即可，以避免使电路工作不正常。使用本发明，输入电压VIN可以适应在3 24V之间较宽的大范围内变化，输出可以在O. 8V O. 8VIN之间可调，所以能够适应不同直流负载需要的电源电压。它尤其适合在野外利用太阳能光伏电池发电，多种直流电源电压要求的移 动电子设备工作。
权利要求
1.一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器数字控制方法，其特征在于，由FAN2108芯片及其外围电路元件BUCK电路、输出电压设置输入电路、PWM波形发生电路、PWM波形驱动与隔离电路、MOSFET管电阻阻值调整电路组成；
2.根据权利要求I所述的适应宽输入输出电压要求的直流变换器控制方法，其特征在于，所述的BUCK电路采用FAN2108及其外围电路组成；PWM波形发生器可以是单片机构成，或者其它电路构成的PWM产生电路；M0SFET管电阻阻值调整器由NMOS管Ql和电阻R10、滤波电容C11、C12组成；M0SFET管电阻调整器与FAN2108的19脚所接的RBIAS并联连接。
3.根据权利要求I和2所述的适应宽输入输出电压要求的直流变换器控制方法，其特征在于，采用权利I和2所述电路，其控制方法为根据输出电压设定电路所输入的数字控制量，改变PWM波形发生器输出的PWM波占空比，从而改变MOSFET管Ql的导通比例，改 变MOSFET管电阻调整器输出的等效电阻阻值大小，从而改变FAN2108的19脚上所接的到地线的并联电阻阻值，改变FAN的电压反馈系数，达到调节FAN2108输出电压VOUT的大小。
4.根据权利要求I和2所述的适应宽输入输出电压要求的直流变换器控制方法，其特征在于，启动方法为电路启动时，应使P丽波占空比为O启动电路，使MOSFET管完全关闭，FAN2108的19脚上所接的到地的并联电阻阻值最大，使输出电压为电路所能达到的最低值。
全文摘要
本发明公开了一种适应宽输入输出电压要求的直流变换器数字控制方法，包括由FAN2108芯片及其外围电路元件组成的BUCK电路、输出电压设定电路、PWM波形发生电路、PWM波形驱动与隔离电路、MOSFET管电阻阻值调整电路及其连接方法，电路的启动方法和控制输出电压的原理和方法。本方法输入直流电压VIN范围为3-24V，可以实现在不改变电路硬件及其连接时，根据用户需要设置的输入数据实现输出电压VOUT从0.8V到80％VIN的连续宽范围调节，以适应各种直流电压要求不同的负载，尤其适合在野外利用太阳能电池发电，向要求不同直流电源电压的移动设备供电的情况。
文档编号H02M3/157GK102938612SQ201210483769
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者王新辉, 吴艳玲, 陈威兵 申请人:长沙学院