[发明专利]一种数字电源及其优化方法

权利要求书

1.一种数字电源，其特征在于包括：接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例-积分-微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元；

其中，所述中央处理单元控制所述优化单元、所述脉宽调制器PWM单元与所述比例-积分-微分控制器PID单元动态调节输出电压；

所述接口单元用来接收用户配置目标电压；

所述接口单元将接收到的所述目标电压信号传输给所述中央处理单元；

所述中央处理单元将目标电压信号传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；

所述比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比信号传输给所述脉宽调制器PWM单元或者所述优化单元；

所述脉宽调制器PWM单元将脉冲信号传输给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压；

所述升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压信号传输给所述模数转换器ADC单元；

所述模数转换器ADC单元再将转化后的信号反馈传输给所述比例-积分-微分控制器PID单元；

所述优化单元计算目标电压与所述升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压的线性关系，并进行时序优化；

所述优化单元将优化后的占空比信号传输给所述脉宽调制器PWM单元，所述脉宽调制器PWM单元再根据占空比信号传输脉冲信号给所述升/降压式变换器Buck/Boost单元，并通过所述升/降压式变换器Buck/Boost单元控制输出电压。

2.一种数字电源的优化方法，其特征在于，包括接口单元，中央处理单元，脉宽调制器PWM单元，优化单元，比例-积分-微分控制器PID单元，模数转换器ADC单元，升/降压式变换器Buck/Boost单元，所述数字电源的优化方法通过与传统的脉宽调制器PWM动态调节相结合，定位出目标电压值与脉宽调制器PWM占空比的关系。

3.根据权利要求2所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，若目标电压值恰好位于脉宽调制器PWM某个占空比，那么不需要再进行优化，直接输出即司。

4.根据权利要求3所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，若目标电压值位于脉宽调制器PWM某两个相邻占空比之间，那么计算出该两个相邻占空比对应的输出电压值，且计算出目标电压值与其相邻占空比对应的输出电压值的线性关系，然后通过在时域上切换占空比来表达出该线性关系，使得电源的实际输出电压更加接近于目标电压值。

5.根据权利要求2-3任一所述一种数字电源的优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：

步骤一，用户通过接口单元配置目标电压值V_T；

步骤二，接口单元将目标电压信号传输给中央处理单元，中央处理单元控制比例-积分-微分控制器PID单元计算出占空比，并将占空比传输给脉宽调制器PWM单元；

步骤三，脉宽调制器PWM单元根据接收到的占空比传输脉冲信号给升/降压式变换器Buck/Boost单元，控制升/降压式变换器Buck/Boost单元输出电压；

步骤四，模数转换器ADC单元检测升/降压式变换器Buck/Boost单元的输出电压，并传输给比例-积分-微分控制器PID单元；

步骤五，重复步骤二至步骤四，直到系统达到动态稳定；

步骤六，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元的脉冲信号占空比不再变化，即目标电压值V_T恰好位于该脉宽调制器PWM单元的占空比，那么不需要进行优化，通过升/降压式变换器Buck/Boost单元继续保持稳定输出即可；

步骤七，若动态稳定时，脉宽调制器PWM单元占空比在两个相邻占空比P1与P2之间来回切换，那么需要进行下面步骤的优化；

步骤八，比例-积分-微分控制器PID单元将计算出的占空比传输给优化单元，并通过优化单位计算出目标电压值V_T与V₁与V₂的线性关系：

V_T＝A·V₁+B·V₂

其中，

步骤九，优化单元同时将A和B扩大N倍，得到近似最小整数Ai和Bi，即

A_i/B_i≈A/B

步骤十，优化单元在时域上控制脉宽调制器PWM单元的占空比切换，分别为A_i次P₁与B_i次P₂，从而通过升/降压式变换器Buck/Boost单元将输出电压值调整至接近目标电压值。