[发明专利]输入串联输出准并联的多路输出变换器的开机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于输入串联输出准并联的多路输出变换器的开机启动控制方法，属于电能变换领域。

背景技术

跨入21世纪后，人们走进了一个崭新的信息传递、交换及指令的社会，工作、生活方式及娱乐处于巨大的变革之中，通讯成为人与人交往不可缺少的手段。通讯的多样化朝着快速、逼真、节省资源的方向发展，作为硬件环境，个人电脑和服务器将成为通讯网络必备的基本设施。网络建设及计算机领域产品走势日趋模块化、标准化，并以积木式结构组成分布式供电系统。

服务器电源按照标准可以分为ATX电源和SSI电源两种。ATX标准使用较为普遍，主要用于台式机、工作站和低端服务器，目前使用较普遍的ATX电源标准是ATX12V2.0、2.2、2.3版本电源，输出电压主要有+12V，+5V，+3.3V，-12V，+5VSB。服务器电源从输入到负载输出主要有功率因素校正电路，前端直直变换电路以及载荷点变换电路。现有的DCX+DC-DC高压母线变换器的结构如图1所示，在这三级变换器中，由于前端直直变换电路输入为高压小电流，输出为低压大电流，所以它是提高效率的最主要考虑部分。

为了提高服务器电源中高压直流母线电压到负载输出的转换效率，考虑高压小电流输入，低压大电流输出，提出了输入串联输出准并联的多路输出变换器，其结构如附图2所示。这种变换器由直流变压器DCX和直流变换器DC-DC组成，DCX为多路输出，其中一路输出为12V，DC-DC只有一路输出。DCX和DC-DC的输入端串联，通过分压电容获得各自的输入电压，DCX的12V输出支路与DC-DC的输出支路并联。DC-DC变换器进行闭环控制实现输出电压的精确调节，因此DCX的12V输出支路也能够精确输出12V电压，而DCX的其它路输出则通过变压器的匝比关系确定。

在变换器启动瞬间，若按照正常工作时的驱动方式，由于DCX的增益较大，因此DCX的输出电压较低，DC-DC则会因承受过高的电压而损坏；即使开机时让DCX工作在高频区，并且占空比取较小值以降低增益，但是启动瞬间由于DCX和DC-DC变换器输入侧串联，无法保证DCX和DC-DC的输入电压按照分压电容的大小进行分压，仍然可能会导致DC-DC变换器输入电压过大。因此需对变换器启动瞬间加以控制。

发明内容

本发明的目的是为了实现输入串联输出准并联的多路输出变换器的开机软启动，解决启动电压和启动电流过大导致DC-DC损坏的问题。由于DCX和DC-DC的输入端串联，而DCX是高压输入，DC-DC是低压输入，因此串联的结构会导致启动时输入电压分配不当，从而导致DC-DC承受过高电压损坏。

本发明提供了一种变采样参考电压值和DCX变频变占空比相结合的方法来解决开机启动时过压的问题。

本发明通过以下方案实施：

1）首先单片机进行系统初始化和PWM模块初始化，设置DCX的开关频率为4～6倍工作频率，DC-DC的开关频率为工作频率,并设置DCX和DC-DC的占空比均为零，此时DCX增益为零。12V输出支路的采样参考电压值对应1～4V的输出电压。

2）待DCX和DC-DC的输入电压建立后，单片机定义标志位Flag=0，开启PWM中断。设置DCX的占空比为0.05～0.20，并开始执行PI闭环调节程序。此时系统工作在低电压输出的闭环状态；

3）低电压输出稳定后，标志位Flag置1，12V输出支路的采样参考电压值从对应1～4V的输出开始缓慢上升，同时DCX的占空比逐渐增加至0.25～0.35。此过程中输出电压缓慢上升，因此DC-DC的输入电压也上升很慢，不会出现过压情况；

4）当12V输出支路的采样参考电压值上升到对应12V输出的值时，标志位Flag置2，DCX的开关频率开始降低，增益变大，输出电压进一步上升；

5）当DCX的开关频率降至工作频率时，标志位Flag置3，DCX再次增加占空比，输出电压继续上升，直到输出达到12V；

6）当DCX的占空比增加到额定值0.45～0.47时，清除标志位Flag，12V输出支路的输出电压稳定在12V，之后中断程序仅执行PI闭环调节程序，电路进入稳定工作状态。

本发明与现有技术相比的主要技术特点是：

本发明的方法主要包括开机时系统的初始化和PWM初始化、等待输入电压建立、PWM开启中断、DCX打开占空比、调节反馈参考电压值、调节DCX的开关频率、调节DCX的占空比以及DC-DC变换器的闭环PI调节程序，以此实现电路的软启动，防止启动时电压分配不均衡导致电路损坏。