[发明专利]一种双路输出DC‑DC变换器系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电子设计技术领域，具体涉及一种双路输出DC-DC变换器系统及其控制方法。

背景技术

单路输出变换器具有输出电压稳定、纹波小、负载调整率高、动态响应速度快的特点。然而，实际应用中很多设备需要多路辅助电源，若每路辅助电源采用单独的变换器和高压隔离变压器，势必造成供电系统体积庞大，使得辅助电源设计复杂化，从而降低设备的可靠性。

采用多路输出变换器拓扑代替多个单路输出变换器拓扑，可解决因多个独立DC/DC变换器组合产生的干扰，简化电路设计、缩小供电设备体积、降低成本，提高电源可靠性指标。然而，多路输出正激变换器在主路输出负载或辅路输出负载变化时，会引起辅路电压产生较大范围的波动，存在交叉调整问题。因此，设计一种双路输出DC-DC变换器系统及控制方法具有实际应用价值。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种双路输出DC-DC变换器系统及其控制方法，主电路采用正激式DC-DC变换器，通过ARM处理器智能判断主路和辅路，两路均采用闭环控制方法，同时控制功率开关管的占空比，提高双路输出正激电源在输出负载变化应用环境中的输出电压精度和动态性能，改善交叉调整率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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、采样电路、控制器、第一路驱动电路和第二路驱动电路，主电路正激式DC-DC变换器双路输出端同时连接采样电路输入端，采样电路输出端连接控制器输入端，控制器输出端一端连接DC-DC变换器第一路驱动电路，另一端连接DC-DC变换器第二路驱动电路，形成闭环反馈系统；控制器、第一路驱动电路、第二路驱动电路分别于主电路双路输出正激式DC-DC变换器相连接；

所述的主电路双路输出正激式DC-DC变换器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采用相应的控制策略；

所述的第二路驱动电路采用相应的控制策略。

一种双路输出DC-DC变换器的控制方法，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。

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)。

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。