一种buck电路稳流输出的控制方法与电路与流程

本发明涉及一种buck电路稳流输出的控制方法与电路，属于电力电子电源控制方法及设备。

背景技术：

1、随着数字芯片的不断发展，数字控制技术在电力电子变换器的控制中得到越来越广泛的应用。与模拟控制相比，采用数字控制技术，可以简化硬件控制电路，提高控制电路的可靠性和抗干扰能力。但是，数字控制存在控制延时的问题，会影响变换器的动态性能，数字控制延时包括计算延时和调制延时。传统的电流采样加控制器处理调整pwm占空比的控制策略，实现输出电流闭环控制存在诸多不足，使输出电流响应慢，稳定性差，纹波大，功耗高。

2、数字电路对供电的电源模块要求是输出电压低、电压精度高、电流大、负载动态响应快。为了更稳定地控制和更快地响应负载变换，模块电源的控制方式基本上都采用电流模式进行控制，因此电源模块中对电流采样单元设计要求越来越高。

3、电流采样方式和电流采样电路的选取对电源模块的控制精度和可靠性至关重要。常规电阻网络采样不能应用于大电流输出的电源模块中，电感电压积分采样设计复杂、采样不准确，电流互感器采样方式成本高、体积大。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种buck电路稳流输出的控制方法与电路，利用电感寄生等效串联电阻特性，采用rc网络对大电流进行等效采样的电流测量新思路进行电路设计，利用mos管的硬件特性实现输出电流的精准控制的电流控制方法，实现简单有效的可控稳流输出，使输出电流响应更快，稳定性更高，整体功耗更小，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

2、本发明的技术方案是：一种buck电路稳流输出的控制方法，包含以下步骤：①采用电流采样电路对大电流进行等效采样；②通过预充电环节，使充电电压高于实际负载所需电压，设定电流并开启；③利用后极mos管对输出电流进行控制；④后级mos管端电压采样，检测后级mos管的端电压，使其端电压介于一定范围内，进而控制前级mos管占空比，使输出电压稳定在负载所需电压水平。

3、所述步骤①中，电流采样电路为电阻电容采样网络，包含理想电感和等效串联电阻，流过理想电感的电流与流过等效串联电阻的电流相等，通过检测电阻电容采样网络电容上电压的大小，得到负载电流及电感电流的大小。

4、所述步骤③中，控制电压作为比较器同相输入端，参考电压作为比较器反相输入端同时进入比较电路的电压比较器，比较电路的输出经过乙类互补功率放大电路接后级mos管控电流电路，如果控制电压比参考电压高，则控制mos管导通输出电流。

5、所述参考电压来自于后级mos管控电流电路中后级mos管的采样电阻，控制电压为控制器的d/a输出经比较器的射随电路后输出进电压比较器。

6、所述比较电路的输出经过乙类互补功率放大电路接后级mos管。

7、所述步骤④中，通过差分放大器，将后级mos管的两端电压值进行减法运算，并通过稳压保护电路进行滤波处理和限制采样峰值保护控制器的adc外设，最后将后级mos管的端电压采样值送入控制器进行运算处理。

8、一种buck电路稳流输出的控制电路，包含电阻电容采样网络、比较器的射随电路、比较电路、乙类互补功率放大电路、后级mos管控电流电路、差分放大器和稳压保护电路，所述电阻电容采样网络的输出连接比较电路的反相输入端，控制器的输出经比较器的射随电路连接比较电路的同相输入端，比较电路的输出端经乙类互补功率放大电路连接后级mos管控电流电路，后级mos管控电流电路中后级mos管的两端连接差分放大器，差分放大器的输出端经稳压保护电路连接控制器。

9、所述电阻电容采样网络包含理想电感与等效串联电阻，流过理想电感的电流与流过等效串联电阻的电流相等。

10、所述比较电路的输出连接后级mos管。

11、所述差分放大器为减法器。

12、本发明的有益效果是：利用电感寄生等效串联电阻特性，采用rc网络对大电流进行等效采样的电流测量新思路进行电路设计，利用mos管的硬件特性实现输出电流的精准控制的电流控制方法，实现简单有效的可控稳流输出，使输出电流响应更快，稳定性更高，整体功耗更小。

技术特征：

1.一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于包含以下步骤：①采用电流采样电路对大电流进行等效采样；②通过预充电环节，使充电电压高于实际负载所需电压，设定电流并开启；③利用后极mos管对输出电流进行控制；④后级mos管端电压采样，检测后级mos管的端电压，使其端电压介于一定范围内，进而控制前级mos管占空比，使输出电压稳定在负载所需电压水平。

2.根据权利要求1所述的一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于：所述步骤①中，电流采样电路为电阻电容采样网络，包含理想电感和等效串联电阻，流过理想电感的电流与流过等效串联电阻的电流相等，通过检测电阻电容采样网络电容上电压的大小，得到负载电流及电感电流的大小。

3.根据权利要求1所述的一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于：所述步骤③中，控制电压作为比较器同相输入端，参考电压作为比较器反相输入端同时进入比较电路的电压比较器，比较电路的输出经过乙类互补功率放大电路接后级mos管控电流电路，如果控制电压比参考电压高，则控制mos管导通输出电流。

4.根据权利要求3所述的一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于：所述参考电压来自于后级mos管控电流电路中后级mos管的采样电阻，控制电压为控制器的d/a输出经比较器的射随电路后输出进电压比较器。

5.根据权利要求3所述的一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于：所述比较电路的输出经过乙类互补功率放大电路接后级mos管。

6.根据权利要求1所述的一种buck电路稳流输出的控制方法，其特征在于：所述步骤④中，通过差分放大器，将后级mos管的两端电压值进行减法运算，并通过稳压保护电路进行滤波处理和限制采样峰值保护控制器的adc外设，最后将后级mos管的端电压采样值送入控制器进行运算处理。

7.一种buck电路稳流输出的控制电路，其特征在于：包含电阻电容采样网络（2）、比较器的射随电路（3）、比较电路（4）、乙类互补功率放大电路（5）、后级mos管控电流电路（6）、差分放大器（7）和稳压保护电路（8），所述电阻电容采样网络（2）的输出连接比较电路（4）的反相输入端，控制器的输出经比较器的射随电路（3）连接比较电路（4）的同相输入端，比较电路（4）的输出端经乙类互补功率放大电路（5）连接后级mos管控电流电路（6），后级mos管控电流电路（6）中后级mos管的两端连接差分放大器（7），差分放大器（7）的输出端经稳压保护电路（8）连接控制器。

8.根据权利要求7所述的一种激光电源软硬件双重保护装置，其特征在于：所述电阻电容采样网络（2）包含理想电感与等效串联电阻（1），流过理想电感的电流与流过等效串联电阻的电流相等。

9.根据权利要求7所述的一种激光电源软硬件双重保护装置，其特征在于：所述比较电路（4）的输出连接后级mos管。

10.根据权利要求6所述的一种激光电源软硬件双重保护装置，其特征在于：所述差分放大器（7）为减法器。

技术总结
本发明涉及一种buck电路稳流输出的控制方法与电路，属于电力电子电源控制方法及设备技术领域。本发明的技术方案是：①采用电流采样电路对大电流进行等效采样；②通过预充电环节，使充电电压高于实际负载所需电压，设定电流并开启；③利用后极MOS管对输出电流进行控制；④后级MOS管端电压采样，检测后级MOS管的端电压，使其端电压介于一定范围内，进而控制前级MOS管占空比，使输出电压稳定在负载所需电压水平。本发明的有益效果是：使输出电流响应更快，稳定性更高，整体功耗更小。

技术研发人员：许亚朝,翟志强,刘玉龙,张晓光,郗悦,杜振斌,石建,王璇,车福来,刘涛,常晨,蔡林峰,卢美林,赵志强
受保护的技术使用者：保定天威保变电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12