[发明专利]一种BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件控制电路及控制方法

权利要求书

1.一种BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于，包括：直流电源、BUCK变换器、功率负载R、参考电压模块、功率开关SW1、加法器、减法器、微分器、指数电路、第一滞环比较器A、第二滞环比较器B和比例运算放大器；所述的直流电源输出端连接BUCK变换器第一接口，直流电源输入端连接BUCK变换器第三接口，BUCK变换器第二接口和第四接口分别连接功率负载R的输入端和输出端；功率负载R的输入端分别连接微分器输入端和减法器反相输入端；参考电压模块连接减法器同相输入端，减法器输出端连接加法器输入端；微分器输出端连接第一滞环比较器A的输入端和功率开关SW1的漏极，功率开关SW1的源极连接指数电路输入端，第一滞环比较器A的输出端连接功率开关SW1的栅极；指数电路输出端连接比例运算放大器输入端，比例运算放大器输出端连接加法器输入端；加法器输出端连接第二滞环比较器B的输入端，第二滞环比较器B的输出端连接BUCK变换器第五接口。

2.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：所述的BUCK变换器由功率开关SW2、电感L、二极管D和电容C组成，功率开关SW2的漏极连接BUCK变换器第一接口，源极连接电感L和二极管D一端，电感L两端分别连接功率开关SW2源极、BUCK变换器第二接口，二极管D两端分别连接功率开关SW2源极、BUCK变换器第三接口，电容C两端分别连接第二、第四接口。

3.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：加法器选用反相输入加法器，加法器后连接放大倍数为-1的比例运算放大器；比例运算放大器选用反相输入，比例运算放大器后连接放大倍数为-1的比例运算放大器。

4.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：所述的指数电路包括对数电路和反对数电路；放大器A₁、晶体管T₁和放大器A₂、晶体管T₂构成具有温度补偿的对数电路，放大器A₃、晶体管T₃和放大器A₄、晶体管T₄构成具有温度补偿的反对数电路，进而对数电路和反对数电路整体构成指数电路。

5.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：所述的功率开关SW1和功率开关SW2采用IGBT或场效应管。

6.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：所述的指数电路为单相输入。

7.根据权利要求1所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路，其特征在于：所述的第一滞环比较器A根据输入端微分器输出值确定输出电平控制功率开关SW1导通与关断；所述的第二滞环比较器B根据输入端滑模面函数值确定输出电平控制功率开关SW2导通与关断。

8.采用权利要求1至7中任意一项所述的BUCK变换器的非奇异终端滑模硬件电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)直流变换器启动工作后，输出电压值与参考电压在减法器中进行比较，产生差值x₁；对输出电压作微分运算，产生数值x₂；

2)微分器输出值x₂作为第一滞环比较器A的输入值，判断数值x₂的符号，若x₂为负，则功率开关SW1断开，避免以x₂为底数的指数运算；若x₂为正，则功率开关SW1导通，进行以x₂为底数的指数运算；

3)调节指数电路参数实现以p/q为指数的指数运算，产生数值p和q均为正奇数且满足p＞q；然后通过调节比例运算放大器参数对数值进行倍放大，0＜A＜1，与x₁相加产生滑模面函数值S来确定第二滞环比较器B的输出电平，进而控制功率开关SW2以调节输出电压值。