[发明专利]一种双路输出DC‑DC变换器系统及其控制方法

权利要求书

1.一种双路输出DC-DC变换器系统，包括主电路双路输出正激式DC-DC变换器(1)、采样电路(2)、控制器(3)、第一路驱动电路(4)和第二路驱动电路(5)，其特征在于，主电路正激式DC-DC变换器(1)双路输出端同时连接采样电路(2)输入端，采样电路(2)输出端连接控制器(3)输入端，控制器(3)输出端一端连接DC-DC变换器第一路驱动电路(4)，另一端连接DC-DC变换器第二路驱动电路(5)，形成闭环反馈系统；控制器(3)、第一路驱动电路(4)、第二路驱动电路(5)分别于主电路双路输出正激式DC-DC变换器(1)相连接；

所述的主电路双路输出正激式DC-DC变换器(1)采用正激式拓扑结构，将正激变换器中二次侧串接的整流二极管均替换为功率开关管S₁和S₂，实现两路输出的同步控制功能；

所述的采样电路(2)采样输出电流、电感电流和输出电压，并将采样信息发送到控制器；

所述的控制器(3)采用STM32F4处理器，实现对两路输出功率的计算、比较，判断出主路和辅路，并发送信息到第一路驱动电路和第二路驱动电路；

所述的第一路驱动电路(4)采用相应的控制策略；

所述的第二路驱动电路(5)采用相应的控制策略。

2.一种双路输出DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采样电路采样双路输出的输出电流i_o(t)、电感电流i_L(t)和输出电压U_o(t)；

2)将采样信息送入控制器，根据公式R_L＝U_o(t)/i_o(t)计算出实时负载阻抗值R_L1和R_L2，再根据公式计算两路对应的输出功率P_o1和P_o2；

3)控制器将P_o1和P_o2作比较来确定主路和辅路；

4)根据判断结果采用相应的控制策略，主路采用主路控制策略，同步控制变压器原边主开关管Q和主路整流二极管S₁的导通与关断时间，辅路采用辅路控制策略，同步控制整流二极管S₂的导通与关断时间。

5)根据不同步控制策略，同步控制双路输出变换器开关管的占空比，使输出电压均稳定。

3.根据权利要求2所述的一种双路输出DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述的步骤1)中电流检测电路采用霍尔传感器CSM001A，其匝数比为25:1000，可根据电路电流大小i和处理器处理最大电压V_max，计算出采样电阻R，即满足R<V_max/(40i)。

4.一种双路输出DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述的步骤3)中判断主路和辅路的具体步骤为：

①如果P_o1≥A*P_o2，则第一路输出为主路，第二路输出为辅路；

②如果P_o1＜A*P_o2，则第二路输出为主路，第一路输出为辅路；

其中，系数A对控制策略起着关键作用，采用仿真与实验相结合的方法，根据大量实验数据基于插值方法拟合曲线获得A值，并综合考虑精度和实现复杂度，对拟合算法、插值阶数进行优化以实现最优控制。

5.一种双路输出DC-DC变换器的控制方法，其特征在于，所述的步骤4)中控制策略包含主路控制策略和辅路控制策略两部分，具体为：

①主路采用PID控制算法，PID控制器由比例调节器P、积分调节器I、微分调节器D组成，系统主要由PID控制器环节和被控对象两部分组成，根据系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，PID控制器是基本的控制装置，它具有原理简单、应用方便、适应性强的优点；

②辅路采用改进的滞环电流控制策略，对传统滞环电流进行改进，利用电容电荷平衡原理，计算出负载电流变换时暂态滞环电流宽度，得出暂态滞环电流阈值，将实时电感电流值与阈值作比较，控制开关动作，从而稳定输出电压，滞环电流模式控制的转换器是一个双环控制系统，它在传统的电压控制模式的基础上，增加电流反馈环，滞环电流模式控制相对于滞环电压模式控制，具有动态响应快和内在的电流限制能力等优势。