[发明专利]数字化DC/DC电源模块

说明书

技术领域

本发明涉及DC/DC电源模块，尤其是一种数字化、且具有多模式多环路控制的数字化DC/DC电源模块。

背景技术

随着科学技术的发展，DC/DC电源模块广泛应用于远程及数据通讯、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济的各行各业。DC/DC电源模块已成为众多电子设备的重要组成部分，其质量直接影响电子设备的性能。除去常规电性能指标以外，还要求其小体积高效率、低电压大电流输出、高可靠性等，这一应用需求趋势对DC/DC电源模块的设计提出了严峻的挑战。

国内常见的DC/DC电源模块大都以模拟电路、单一的控制模式为主，导致了其器件众多、体积庞大、功率密度不高、转换效率较低、发热量较大等不足。为了较好解决这些问题，业界从大幅度提高开关工作频率入手，这一努力提高了DC/DC模块的功率密度，却降低了效率，导致发热量增加、难过高温关。一些电源生产厂家基于部分使用的需要，在提高开关工作频率的基础上，采用各种软开关技术来降开关损耗，提升模块工作效率，但很少从影响DC/DC电源效率的耗能元器件、功率变换电路的拓扑结构、开关工作频率的调制方式、合理选择电源电压、减小内阻、散热方式、正确选择DC/DC电源的功率变换的工作点等因素来系统解决。此外，常见的DC/DC电源模块还存在数字化程度低、电路的可移植性较差、生产工艺复杂、维护使用成本较高、自适应性差、可靠性低、抗干扰性差等弊端，在许多运用中已经显得力不从心。

由于线路故障的原因，当线路电压在短时间内出现大幅度降低的现象，而后续电器为了要保持相同的工作功率，就会导致电流值增加，导致烧毁电器，而现有的DC/DC电源模块，为了避免因电压波动导致电器烧毁的事故发生，大都会增加一个欠压保护模块，但是这些欠压保护模块，均是通过切断电器的电流，以到达避免电器被过大电流烧毁的目的，但是在一些特殊行业中，需要电源不间断供给，如果直接切断电流，会造成巨大的经济损失，甚至危及生命。

发明内容

本发明所要解决的就是现有的DC/DC电源模块当出现电压下降时，均采用切断电流避免电器烧坏，不能满足电源不间断供给要求的问题，提供一种在发生电压下降时，通过降低电流输出实现不间断供电的数字化DC/DC电源模块。

本发明的数字化DC/DC电源模块，包括壳体、面板以及控制模块，面板安装在壳体上，控制模块放置在壳体内，其特征在于该控制模块包括功率变换单元和核心控制单元，功率变换单元分别与直流输入端与直流输出端连接，核心控制单元安装在功率变换单元上，核心控制单元通过采集输入、输入参数，利用功率变换单元进行功率变化，其中：

功率变换单元为四开关管的buck-boost自动升降压拓扑结构电路；

核心控制单元包括数据采集模块和数字信号处理器，数据采集模块与数字信号处理器连接，数字信号处理器与功率变换单元连接。

所述的数据采集模块包括输入电压跟踪模块、输出电流采集模块和输出电压采集模块，并与温度跟踪模块连接，输入电压跟踪模块、输出电流采集模块以及输出电压采集模块分别与数字信号处理器连接，输入电压跟踪模块监测电源模块输入电压，输出电流采集模块监测电源模块输出电流大小，输出电压采集模块监测电源模块输出电压大小。

所述的电源模块还包括CAN通信接口，CAN通信接口与数字信号处理器连接，利用CAN通信接口实现对内部各工作参数的动态设定和工作状态信息的管理和传输，并通过CAN通信接口对工作参数进行配置设定，在多电源模块并联工作时，通过CAN通信总线动态调整各电源模块的输出特性，均衡控制多电源模块并联工作。

一种数字化DC/DC电源模块，其特征在于该电源模块以buck-boost自动升降压拓扑结构为功率变换核心，通过电压以及电流跟踪控制，利用增量式PID控制算法，以实现电压降低时，不间断供电的目的，具体实现步骤为：

（1）设定电源模块的输入电压、输出电流以及输出电压基准值，通过数据采集模块分别采集电源模块的输入电压值、输出电流值以及输出电压值，并将采集数据反馈至数字信号处理器，由数字信号处理器实施对比输入电压基准值—输入电压值、输出电流基准值—输出电流值以及输出电压基准值—输出电压值；

（2）数字信号处理器根据步骤1中的对比值，利用增量式PID控制算法，通过buck-boost自动升降压拓扑结构电路，调整输出电压值，实现恒流与恒压输出；