多相buck电路均流方法、装置及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及多相buck电路技术领域，尤其是涉及一种多相buck电路均流方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

因为cpu要求电源芯片能在短时间内响应幅度、斜率较大的负载电流，所以固定导通时间(constantontime，简称cot)控制方式被广泛采纳。随着cpu功率需求的增大，单相buck电源变换器不再适用，多相并联buck电源变换器由于电感储能要求低、开关纹波小、电流分布均匀等优点，适用于概率密度较高的应用场景。

各相回路又因工艺、layout等因素导致线路等效阻抗不同，导致电流不平衡，甚至发生单相过流、其他相零电流的情形。目前的大多数均流方案，采取被动均流法，被动负载均流在轻载时精度较差，额外的电阻损耗也使得系统效率较低。不同相工作的相位差固定为稳态工作状态时的360°/n，负载变化较大时，不能充分发挥多相通流能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多相buck电路均流方法、装置及计算机可读存储介质，以缓解了现有技术存在的轻负载时精度较差，额外电阻损耗以及无法发挥多相通流能力的技术问题。

第一方面，本发明提供的多相buck电路均流方法，应用于安装有本专利所述装置的多相buck电路，所述方法包括以下步骤：

采集各相电流信号以及输出电压信号；

比较输出电压与参考电压，当输出电压小于参考电压时执行下一步；

根据预测模型计算不同开关组合下各相电流预测值，根据电压和电流数值计算理想函数f的值；

将不同开关状态组合的f值进行排序，选择f值最小的开关组合；

rs根据选择的开关组合开通mos管对负载进行充电；

开通固定的时间后关断该mos管开关组合，并循环以上步骤。

进一步的，在采集各相电流信号以及输出电压信号之前，预先建立不同开关组合状态下的理想函数f预测模型。

进一步的，计算理想函数f值的步骤，包括：

建立f的子函数f1；

f1＝|i1(k+1)-i'|+|i2(k+1)-i'|+|i3(k+1)-i'|+···+|in(k+1)-i'|；

i'＝(i1(k+1)+i2(k+1)+i3(k+1)+···+in(k+1))/n；

f1值的最小值表示为满足多相电路的均流需求。

建立f的子函数f2；

f2＝|3i'-ic|；

ic＝c(vo(k)-vo(k-1))；

ic为不能及时满足电流变化时电容放电降压的电流，f2的最小值表示负载电流需求，vo为负载电压。

建立f的子函数f3；

f3＝gs1(tsw+1)⊙gs1(tsw)+gs2(tsw+1)⊙gs2(tsw)+gs3(tsw+1)⊙gs3(tsw)+···+gsn(tsw+1)⊙gsn(tsw)；

gs1(tsw)表示第tsw个开关周期s1开关管的开通与否，1为开通，0为关断，⊙为同或运算符。

理想函数f表示为：

f＝mf1+nf2+lf3；

m、n、l为正实数，表示各子目标函数权重因子，取值越大说明该子目标重要性越强，控制器更倾向选择满足该子目标的控制策略，可以根据实际应用调整m、n、l取值。f的最小值表示为满足需求的mos管开关开通方案；

进一步的，通过循环以上步骤达到主动均流的目的。

第二方面，本发明还提供一种多相电路均流装置，应用于控制多相buck电路，包括：

预测控制器模块：用于采集各相电路电流以及电压，比较输出电压与参考电压，当输出电压小于参考电压时，根据预测模型依次计算不同开关组合状态下各相电流预测值，计算理想函数f值并选择f值最小的开关组合。

rs触发器模块：用于针对预测控制器发出的指令开通mos管开关。

导通定时器模块：用于计算开通的时间，开通固定的时间后将mos管开关关断。

第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述的方法。

本发明提出的技术方案能够达到以下有益效果：本发明提供的基于模拟预测cot控制的多相buck电路均流方法，首先采集各相各相电流电压，并将输出电压与参考电压比较，当输出电压低于参考电压时，根据预测模型依次计算不同开关组合状态下各相电流预测值，计算理想函数f的值，然后对不同开关组合的f值进行排序并选择f值最小的开关组合，最后，rs触发器会根据选择的开关组合开通mos管对负载进行充电，开通固定的时间后关断该组合，并重复以上步骤。该技术方案采用主动均流的方法，缓解了现有技术存在的轻负载时精度较差，额外电阻损耗以及无法发挥多相通流能力的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的多相buck电路均流方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的三相电路示意图；

图3为本发明实施例提供的多相buck电路设计方案。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明实施例提供的基于模拟预测cot控制的多相buck电路均流控制方法，应用于控制多相buck电路，以三相电路为例，所述方法包括以下步骤：

s1：采集各相电流信号以及输出电压信号；

s2：比较输出电压与参考电压，当输出电压小于参考电压时执行下一步；

s3：根据预测模型计算不同开关组合下各相电流预测值，根据电压和电流数值计算理想函数f的值；

s4：将不同开关状态组合的f值进行排序，选择f值最小的开关组合；

s5：rs触发器根据选择的开关组合生成开关信号，并向多相buck电路输出开关信号；

s6：开通mos管对负载进行充电；

s7：开通固定的时间后关断该mos管开关组合，并循环以上步骤。

本发明提供的基于模拟预测cot控制的多相buck电路均流方法，改变了现有技术被动均流的状况，缓解了现有技术存在的轻负载时精度较差，额外电阻损耗以及无法发挥多相通流能力的技术问题。

在一种可能的实施方式中，在s1之前，还可以预先建立不同开关组合状态下的预测模型，如图2所示，以三相电路为例，建立预测模型的过程包括：

建立所有存在的mos管开关组合状态等式；

gs1＝1，gs3＝1，gs5＝1；

此时各相电流满足：

将以上等式离散化后可以得出：

其中ts为采样周期；

gs1＝1，gs3＝1，gs5＝0；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝0，gs3＝1，gs5＝0；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝0，gs3＝1，gs5＝1；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝0，gs3＝0，gs5＝1；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝0，gs3＝0，gs5＝0；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝1，gs3＝0，gs5＝0；

此时各相电流满足离散关系：

gs1＝1，gs3＝0，gs5＝1；

此时各相电流满足离散关系：

进一步的，在s3的一种可能的实施方式中，包括：

建立f的子函数f1；

f1＝|i1(k+1)-i'|+|i2(k+1)-i'|+|i3(k+1)-i'|；

i'＝(i1(k+1)+i2(k+1)+i3(k+1)；

f1值的最小值表示为满足多相电路的均流需求；

建立f的子函数f2；

f2＝|3i'-ic|；

ic＝c(vo(k)-vo(k-1))；

ic为不能及时满足电流变化时电容放电降压的电流，f2的最小值表示负载电流需求，vo为负载电压；

建立f的子函数f3；

f3＝gs1(tsw+1)⊙gs1(tsw)+gs2(tsw+1)⊙gs2(tsw)+gs3(tsw+1)⊙gs3(tsw)；

gs1(tsw)表示第tsw个开关周期s1开关管的开通与否，1为开通，0为关断，⊙为同或运算符；

理想函数f表示为：

f＝mf1+nf2+lf3；

m、n、l为正实数，表示各子目标函数权重因子。f的最小值表示为满足需求的mos管开关开通方案；

进一步的，通过循环该步骤以实现主动均流。

如图3所示，在另一种实施方式中，包括以下模块：

预测控制器模块：用于采集各相电路电流以及电压，比较输出电压与参考电压，当输出电压小于参考电压时，根据预测模型依次计算不同开关组合状态下各相电流预测值，计算理想函数f值并选择f值最小的开关组合。

rs触发器模块：用于针对预测控制器发出的指令开通mos管开关。

导通定时器模块：用于计算开通的时间，开通固定的时间后将mos管开关关断。

本发明提供的基于模拟预测cot控制的多相buck电路均流方法，改变了现有技术被动均流的状况，缓解了现有技术存在的轻负载时精度较差，额外电阻损耗以及无法发挥多相通流能力的技术问题。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有机器可运行指令，所述计算机可运行指令在被处理器调用和运行时，所述计算机可运行指令促使所述处理器运行上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。