[发明专利]一种基于双管升降压变换器的控制电路及方法

说明书

本发明提出了一种基于双管升降压变换器的控制电路及方法，包括采样模块、比较控制模块以及驱动模块，该比较控制模块包含模式调整判断单元、电压差值匹配单元以及自适应控制单元。其优点是：可以自行判断双管升降压变换器的工作状态，以控制双管升降压变换器工作在升压模式、降压模式或者直通模式，并通过直通模式的过渡可以有效地使电路在升压模式与降压模式之间进行平滑切换，从而保证了系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及太阳能无人机电源系统功率管理技术领域，具体涉及一种基于双管升降压变换器的控制电路及方法。

背景技术

作为太阳能无人机的核心组成，太阳能无人机电源系统的主要任务是在飞行期间为无人机提供高品质、高可靠的连续电源，以满足全机动力负载的功率需求。

与以往空间电源系统相比，太阳能无人机电源系统具有超大规模、超高功率、多能源综合等特点，不仅需要实现大功率输出，而且为了提高系统稳定性和能源效率，对功率变换器的拓扑结构及其控制策略提出了更高的要求。

由于无人机在飞行过程中受环境温度影响，太阳电池阵工作电压随环境温度改变而发生较大的变化，故同时兼有降压(Buck)与升压(Boost)调节方式的升降压(Buck-Boost)变换器便于实现宽输入电压范围的功率转换。

升降压(Buck-Boost)变换器转换效率有了显著的提高，但该拓扑本身存在一个缺陷：在降压(Buck)与升压(Boost)两种调节方式切换的瞬间，开关管的占空比会发生跳变，这意味着输出电压在调节方式切换时将产生较大的脉动，从系统的稳定性角度考虑不可取。

为了克服上述缺陷，对原有的控制策略进行了改进，在DC/DC电路Buck模式与Boost模式之间添加一个直通模式，从而利用直通模式的过渡，进而提出了一种双管升降压变换器，但如何实现Buck模式、Boost模式及直通模式之间的平滑切换，还没有合适的控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双管升降压变换器的控制电路及方法，可以自行判断双管升降压变换器的工作状态，控制变换器工作在Buck模式、Boost模式或者直通模式，并通过直通模式的过渡可以有效地使变换器在Buck模式与Boost模式之间进行平滑切换，从而保证了系统的稳定性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于双管升降压变换器的控制电路，所述的双管升降压变换器的输入端连接太阳能电池阵，输出端分别连接蓄电池组以及负载；其特征是，所述的控制电路包含：

采样模块，用于采集双管升降压变换器的输入电压U_in、输入电流I_in、输出电容电流I_co以及输出电压U_o的信息；

比较控制模块，包含模式调整判断单元、电压差值匹配单元以及自适应控制单元；模式调整判断单元用于在电压差值匹配单元的控制下从采样模块获取输出电容电流I_co的采样信息，并输出模式调整判断结果给电压差值匹配单元；电压差值匹配单元用于从采样模块获取输入电压U_in以及输出电压U_o的采样信息，并结合模式调整判断单元的模式调整判断结果输出双管升降压变换器的工作模式信息，该工作模式信息包含升降压模式或直通模式；自适应控制单元根据采样模块获取输入电压U_in、输入电流I_in的采样信息以及电压差值匹配单元的工作模式信息输出相应的升压模式控制信息或降压模式控制信息或直通模式控制信息给驱动模块；

驱动模块，输入端连接比较控制模块的输出端，输出端连接升压开关管Q1以及降压开关管Q2，以根据自适应控制单元输出的升压模式控制信息或降压模式控制信息或直通模式控制信息来驱动双管升降压变换器在相应模式工作。

上述的基于双管升降压变换器的控制电路，其中：