[发明专利]一种动态响应优化的开关电源控制方法

权利要求书

1.一种动态响应优化的开关电源控制方法，其特征在于：基于包括输出电压采样电路、采样放大隔离电路和以微控制器为核心的控制电路构成的控制系统，该控制系统与受控的开关电源构成闭环，输出电压采样电路通过电阻分压采样开关电源的输出电压，经过采样放大隔离电路后输出给以微控制器为控制核心的控制电路，以微控制器为控制核心的控制电路包括AD转换模块、查找表LUT模块、索引生成模块、查找表LUT生成模块和脉冲宽度调制模块，AD转换模块的输入信号为采样放大隔离电路的输出信号，AD转换模块将转换后的输出电压值传输至索引生成模块，索引生成模块根据采样得到的开关电源电路的输出电压值计算得到输出电压误差值、输出电压误差积分值和输出电压误差微分值，并利用这三个值生成三维LUT的索引用来在LUT中查找相对应的控制量，LUT模块中存储的是根据不同的输出电压值、输出电压误差积分值以及输出电压误差微分值组合所对应的利用PID的计算公式计算得出的控制量，LUT生成模块在系统正式工作前，遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压积分值、输出电压微分值作为PID计算公式的参数，利用PID计算公式计算这三者的组合所对应的控制变量值，存储在微控制器的内置Flash或者外置Flash中，当LUT生成并存储完毕之后，系统给出开关电源中MOS管的驱动信号，开始正常工作，监控开关电源电路的输出电压值，当该输出电压值与设定值不符时，AD转换模块将该输出电压值传递给索引生成模块，索引生成模块根据输出电压值，计算得出输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值，并将这些值作为查找索引，在Flash中查找得出相对应的控制变量值，最后将控制变量应用于脉冲宽度调制产生模块以调节开关电源的输出电压值。

2.根据权利要求1所述的动态响应优化的开关电源控制方法，其特征在于：当系统启动时，以微控制器为控制核心的控制电路执行相关参数的初始化及其内部相关模块的配置，包括脉冲宽度调制产生模块、AD转换模块，同时配置LUT生成模块中的PID参数，包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd，然后系统根据LUT生成模块中的PID参数，遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值作为PID计算公式的参数，计算得出相对应的控制变量值，然后存储在微控制器的内置Flash或者外置Flash中。

3.根据权利要求1或2所述的动态响应优化的开关电源控制方法，其特征在于：以微控制器为控制核心的控制电路的工作流程包括以下步骤：

1)首先根据系统的预设值对系统的相关参数进行初始化，包括设定开关电源的输出电压值、配置定时器、A/D转换模块及中断在内的相关外设的工作模式以及工作参数，其中定时器为脉冲宽度调制产生模块所用，用于控制开关电源电路中的MOS管M1的开关，配置A/D转换模块工于DMA模式，配置定时器的中断以利用PID控制模块调节占空比以控制功率拓扑输出电压；

2)配置LUT生成模块中的PID计算公式的相关参数，包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd；

3)LUT生成模块遍历所有可能的输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值的组合，并利用计算公式计算得出该情况所对应的控制变量，然后将以对应的输出电压误差值、输出电压误差积分值、输出电压误差微分值作为索引，计算得出的控制变量作为结果，存储在微控制器的内置Flash中或外置Flash中；

4)等待前述流程完成之后，微控制器给出驱动信号，使得开关电源正常工作；

5)AD采样模块监测开关电源的输出电压，若设定的输出电压值与实际的电压值不相符，则将输出电压值传递给索引生成模块。索引生成模块根据输出电压误差值同时计算输出电压误差积分值、输出电压误差微分值，计算过程为，通过将输出电压误差值与前次计算的输出电压误差积分值进行累加计算，得到新的输出电压误差积分值。通过将输出电压误差值与前次的输出电压误差值进行微分运算，得到新的输出电压误差微分值。同时根据上述三个值计算出索引值，用以在LUT中查找对应的控制变量；

6)根据索引生成模块生成的三个索引值，转换成相对应的地址，在Flash中读出相对应的控制变量，并将该变量应用于脉冲宽度调制产生模块，用以调节开关电源的输出电压。

7)继续监测输出电压的值，若与设定值不符，则返回第5)步执行。