專(zhuān)利名稱：一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，通過(guò)該調(diào)制方 法可以使該功率變換器工作在Buck工作模式、Buck-Boost工作模式、Boost工作模式三種 模式。
背景技術(shù)：
在一些功率管理系統(tǒng)中，為了提高功率變換器的適用性，往往需要功率變換器既 能夠升壓工作，又能夠降壓工作。如移動(dòng)電子設(shè)備中，由于電池電壓的變化，該輸出電壓可 能小于、等于或者大于電池電壓，為了滿足在不同的電池電壓情況下能輸出恒定的輸出電 壓以使設(shè)備正常工作，就需要有升降壓功能的功率變化器；如級(jí)聯(lián)光伏組件功率變換器系 統(tǒng)中，在進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤的同時(shí)又要滿足輸出端的電壓平衡，采用具有升降壓功能的 功率變換器拓?fù)淠軌蛱岣呦到y(tǒng)的適應(yīng)能力。這些要求可以通過(guò)非反相Buck-Boost功率變 換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法有圖5所示為傳統(tǒng)的非反 相Buck-Boost功率變換器調(diào)制方法，在每個(gè)控制周期中，對(duì)角線上的可控開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通 或者同時(shí)關(guān)斷，該方法在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中四個(gè)可控開(kāi)關(guān)管同時(shí)工作，開(kāi)關(guān)損耗大，電感電流 紋波大，效率比較低等缺點(diǎn)。圖6所示為傳統(tǒng)的以兩列180°相位差的鋸齒波作為載波的調(diào) 制方法，圖7所示為傳統(tǒng)的以兩列同相位不同直流偏置的三角波作為載波的調(diào)制方法，這 兩種調(diào)制方法在Buck-Boost工作模式中，仍然進(jìn)行PWM調(diào)制，由于在不同模式切換時(shí)，會(huì)出 現(xiàn)很窄的脈寬，這在實(shí)際硬件中很難實(shí)現(xiàn)的，會(huì)導(dǎo)致可控開(kāi)關(guān)管剛導(dǎo)通又被關(guān)斷，工作在線 性放大區(qū)，增加了開(kāi)關(guān)損耗，降低系統(tǒng)的效率。圖8所示為以單列鋸齒波為載波的差分調(diào)制 方法，該調(diào)制方法采用額外的Delta-Sigma算法產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制序列，以定脈寬的脈沖序 列來(lái)等效很小脈寬調(diào)制的效果，但具體實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。上述幾種調(diào)制方式存在著同樣一個(gè)問(wèn)題，就是沒(méi)有考慮到實(shí)際系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)同一 橋臂中上下可控開(kāi)關(guān)管時(shí)，由于開(kāi)關(guān)管的源極(MOSFET)或射極(IGBT)處在不同的電位，這 樣就需要采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源或采用有自舉功能的驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。考慮到采用獨(dú) 立驅(qū)動(dòng)電源給系統(tǒng)帶來(lái)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，一般采用有自舉功能的驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管。在 上管長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通的情況下，由于自舉功能的驅(qū)動(dòng)芯片需要每隔一定時(shí)間給上管的驅(qū)動(dòng)自舉 電容充電才能確保上管能夠正常導(dǎo)通，這就需要調(diào)制方法能產(chǎn)生一個(gè)充電脈沖，定期的使 下管導(dǎo)通一段時(shí)間以便給上管的自舉電容充電。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的控制方法的上述缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明提供了一種用于非反相 Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方式，該調(diào)制方法根據(jù)控制量可以使功率變換器在Buck工 作模式、Buck-Boost工作模式、Boost工作模式三種模式之間切換工作，采用PWM控制和 PFM控制相結(jié)合，盡可能的減少能量變換過(guò)程中功率損耗；同時(shí)能夠產(chǎn)生Buck工作模式或 者Boost工作模式所需的上管自舉電容充電脈沖，方便采用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)集成芯片驅(qū)動(dòng)上下橋臂，避免采用隔離驅(qū)動(dòng)電源給系統(tǒng)增加成本和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。根據(jù)上訴的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，依次執(zhí)行以下步驟(1)執(zhí)行電壓調(diào)節(jié)程序，計(jì)算得到的控制量V。。nt，其中控制量V。。nt為占空比信號(hào)， 取值范圍為(0，2)；(2)判斷控制量Ycont和Vbudi min的大小，如果控制量V。。nt < Vbuck fflin,則限定控制量 Vcont = Vbuckjlin,否則執(zhí)行(3)，其中Vbuek min為設(shè)置的Buck工作模式最小占空比，一般設(shè)為 0. 1左右；(3)判斷控制量V。。nt和Vb。。st max+l的大小，如果控制量Vcont > Vb。。st max+l，則限定控 制量v。。nt = vb。。st _+1，否則執(zhí)行，其中Vb。。st _為設(shè)置的Boost工作模式最大占空比， 一般設(shè)為0. 6左右；(4)判斷控制量Vcont和Vbudt _的大小，如果控制量Vcont > Vbuck fflax,則執(zhí)行(5)，否 則執(zhí)行(6)，其中Vbuek max為設(shè)置的Buck工作模式最大占空比，且Vbuek max > Vbuck fflin, 一般設(shè) 為0.96左右，；(5)判斷控制量V。。nt和Vb。。st min+l的大小，如果控制量V。。nt < vb。。st min+l，則執(zhí)行 (7)，否則執(zhí)行(8)，其中Vb。。st min為設(shè)置的Boost工作模式最小占空比，且V
boost_max〉^boost_
min'
般設(shè)為0.04左右，；(6)執(zhí)行Buck工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(7)執(zhí)行Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(8)執(zhí)行Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(9)返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(1)中的電壓調(diào) 節(jié)程序執(zhí)行以下步驟(1. 1)采樣輸出電壓信號(hào)V。ut ；(1. 2)根據(jù)設(shè)定的參考輸出電壓信號(hào)Vref和采樣得到的實(shí)際電壓信號(hào)V。ut計(jì)算偏 差 V =Vf-Vt-
err ref * out，(1. 3)經(jīng)PI調(diào)節(jié)器計(jì)算得到控制量V。。nt ；(1.4)返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(6)中的Buck 工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(6. 1)設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為控制量V。。nt ；(6. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min，其中 N的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上管 能夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間；(6.3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(7)中的 Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(7. 1)將區(qū)間(Vbuekmax，1+Vb。。st min)平均分成m等份，從小到大依次以第1區(qū)間到第 m區(qū)間表示，根據(jù)控制量V。。nt所處的區(qū)間值，設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為χ倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vbudi max，其中χ為V。。nt所處的區(qū)間值，m的取值可根據(jù)(Vbudi max，1+Vb。。st—min) 區(qū)間的大小來(lái)設(shè)定，一般可設(shè)為8或者16 ；(7. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為(m-χ)倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min ；(7.3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(8)中的Boost 工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(8. 1)設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍的開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vbuek max，其 中N的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上 管能夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間；(8. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為(V。。nt_l)；(8. 3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。通過(guò)上述的控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)一種高效的功率變換器當(dāng)輸入電壓大于輸出電 壓時(shí)工作在Buck工作模式，當(dāng)輸入電壓小于輸出電壓時(shí)工作在Boost工作模式，當(dāng)輸入電 壓近似等于輸出電壓時(shí)工作在Buck-Boost工作模式。在每次開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換中只有兩個(gè)可 控開(kāi)關(guān)管動(dòng)作，且在Buck-Boost工作模式時(shí)用PFM調(diào)制代替PWM調(diào)制，在避免產(chǎn)生小脈寬 的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了電壓變比的平滑變化。同時(shí)又能生成自舉電路所需的充電脈沖信號(hào)，方便采 用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)集成芯片驅(qū)動(dòng)上下橋臂，避免采用隔離驅(qū)動(dòng)電源給系統(tǒng)增加成本和設(shè)計(jì)的復(fù) 雜性，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省器件和成本，實(shí)現(xiàn)裝置小型化，提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)又能 減少能量變換過(guò)程中功率損耗，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。


圖1是本發(fā)明的調(diào)制方法程序流程圖。圖2是本發(fā)明的Buck工作模式脈沖生成子程序流程圖。圖3是本發(fā)明的Buck-Boost模式脈沖生成子程序流程圖。圖4是本發(fā)明的Boost工作模式脈沖生成子程序流程圖。圖5是傳統(tǒng)的非反相Buck-Boost功率變換器調(diào)制方法示意圖。圖6是傳統(tǒng)的以兩列180°相位差的鋸齒波作為載波的調(diào)制方法示意圖。圖7是傳統(tǒng)的以兩列同相位不同直流偏置的三角波作為載波的調(diào)制方法示意圖。圖8是傳統(tǒng)的以單列鋸齒波為載波的差分調(diào)制方法示意圖。圖9是本發(fā)明的非反相Buck-Boost功率變換器控制系統(tǒng)圖。圖10是本發(fā)明的Buck工作模式脈沖生成調(diào)制方式示意圖。圖11是本發(fā)明的Buck-Boost工作模式脈沖生成調(diào)制方法示意圖。圖12是本發(fā)明的Boost工作模式脈沖生成調(diào)制方法示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下本發(fā)明的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，可以使功率變換 器在Buck工作模式、Buck-Boost工作模式、Boost工作模式三種模式之間切換工作在 Buck工作模式中，非反相Buck-Boost功率變換器能夠得到一個(gè)輸出電壓小于輸入電壓；在Buck-Boost工作模式中，非反相Buck-Boost功率變換器能夠得到一個(gè)輸出電壓近似等于 輸入電壓；在Boost工作模式中，非反相Buck-Boost功率變換器能夠得到一個(gè)輸出電壓大 于輸入電壓。不同工作模式之間的切換由調(diào)節(jié)器計(jì)算得到的控制量來(lái)選擇。一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，依次執(zhí)行以下步驟(1)執(zhí)行電壓調(diào)節(jié)程序，計(jì)算得到的控制量V。。nt，其中控制量V。。nt為占空比信號(hào)， 取值范圍為(0，2)；(2)判斷控制量Ycont和Vbudi min的大小，如果控制量V。。nt < Vbuck fflin,則限定控制量 Vcont = Vbuckjlin,否則執(zhí)行(3)，其中Vbuek min為設(shè)置的Buck工作模式最小占空比，一般設(shè)為 0. 1左右；(3)判斷控制量V。。nt和Vb。。st max+l的大小，如果控制量Vcont > Vb。。st max+l，則限定控 制量v。。nt = vb。。st _+1，否則執(zhí)行，其中Vb。。st _為設(shè)置的Boost工作模式最大占空比， 一般設(shè)為0. 6左右；(4)判斷控制量Vcont和Vbuci max的大小，如果控制量Vcont > Vbuck fflax,則執(zhí)行(5)，否 則執(zhí)行(6)，其中Vbuek max為設(shè)置的Buck工作模式最大占空比，且Vbuek max > Vbuck fflin, 一般設(shè) 為0.96左右，；(5)判斷控制量V。。nt和Vb。。st min+l的大小，如果控制量V。。nt < Vb。。st min+l，則執(zhí)行 (7)，否則執(zhí)行(8)，其中Vb。。st min為設(shè)置的Boost工作模式最小占空比，且V
boost_max〉^boost_
min'
般設(shè)為0.04左右，；(6)執(zhí)行Buck工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(7)執(zhí)行Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(8)執(zhí)行Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行(9)；(9)返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(1)中的電壓調(diào) 節(jié)程序執(zhí)行以下步驟(1. 1)采樣輸出電壓信號(hào)V。ut ；(1. 2)根據(jù)設(shè)定的參考輸出電壓信號(hào)Vref和采樣得到的實(shí)際電壓信號(hào)V。ut計(jì)算偏 差 V =Vf-Vt-
err ref * out，(1. 3)經(jīng)PI調(diào)節(jié)器計(jì)算得到控制量Vc。nt ；(1.4)返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(6)中的Buck 工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(6. 1)設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為控制量V。。nt ；(6. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min，其中 N的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上管 能夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間；(6. 3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(7)中的 Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(7. 1)將區(qū)間(Vbuekmax，!+Vboostjlin)平均分成m等份，從小到大依次以第1區(qū)間到第m區(qū)間表示，根據(jù)控制量V。。nt所處的區(qū)間值，設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為χ倍開(kāi)關(guān) 周期，比較值為Vbudi max，其中χ為V。。nt所處的區(qū)間值，m的取值可根據(jù)(Vbudi max，1+Vb。。st—min) 區(qū)間的大小來(lái)設(shè)定，一般可設(shè)為8或者16 ；(7. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為(m-x)倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min ；(7.3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。上述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其中(8)中的Boost 工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟(8. 1)設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍的開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vbuek max，其 中N的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上 管能夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間；(8. 2)設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為(V。。nt_l)；(8. 3)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。本實(shí)施例的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法原理簡(jiǎn)述如下圖9所示為本發(fā)明的非反相Buck-Boost功率變換器的系統(tǒng)圖，包括輸入電容Cin， 可控開(kāi)關(guān)管SA、SB、SC和SD，濾波電感L，輸出電容C。ut和一個(gè)控制器。四個(gè)可控開(kāi)關(guān)管按 H橋分布并由電感L連接橋臂中點(diǎn)進(jìn)行耦合?？刂破鞲鶕?jù)反饋信號(hào)(輸出電壓或輸入電壓 或其他信號(hào))進(jìn)行PI調(diào)節(jié)獲得控制量V。。nt，然后由該控制量產(chǎn)生四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)GA、GB、GC 和GD分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)可控開(kāi)關(guān)管，其中可控開(kāi)關(guān)管SA和SB互補(bǔ)導(dǎo)通，可控開(kāi)關(guān)管SC和SD 互補(bǔ)導(dǎo)通?？刂破鞲鶕?jù)控制量V。。nt計(jì)算獲得三種開(kāi)關(guān)狀態(tài)(1) SA、SD導(dǎo)通，SB、SC關(guān)斷， 用開(kāi)關(guān)狀態(tài)SA-SD表示；(2)SA、SC導(dǎo)通，、SB、SD關(guān)斷，用開(kāi)關(guān)狀態(tài)SA-SC表示；(3) SB、SD 導(dǎo)通，SA、SC關(guān)斷，用開(kāi)關(guān)狀態(tài)SB-SD表示。控制器通過(guò)選擇三種開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)達(dá)到非反相 Buck-Boost功率變換器工作于不同的模式在Buck工作模式中，根據(jù)控制信號(hào)V。。nt計(jì)算得 到相應(yīng)的Buck部分控制量Vbuek。和Boost部分控制量Vb。。st。，然后分別通過(guò)SA-SD和SA-SC 兩種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)控制；在Buck-Boost工作模式中，通過(guò)SA-SD、SA-SC和SB-SD三種狀態(tài)實(shí)現(xiàn) 控制，其中SA-SD SA-SC狀態(tài)與SA-SD狀態(tài)交替工作次數(shù)為x，SB-SD狀態(tài)與SA-SD狀態(tài)替 工作次數(shù)為(m-x)，χ由控制量V。。nt所屬區(qū)間確定，從而實(shí)現(xiàn)PFM調(diào)制；在Boost工作模式 中，根據(jù)控制信號(hào)V。。nt計(jì)算得到相應(yīng)的Boost部分控制量Vb。。st。和Buck部分控制量Vbuek c，然后分別通過(guò)SA-SD和SB-SD兩種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)控制；圖10為Buck工作模式脈沖生成調(diào)制方式示意圖。圖中Cbuek和Cb。。st分別為Buck 部分和Boost部分的載波，載波周期分別為T(mén)buek = T，Tboost = 7T，T為非反相Buck-Boost功 率變換器的開(kāi)關(guān)周期。這里以Boost載波周期7倍于Buck載波周期為例，也就是說(shuō)每隔7 個(gè)Buck開(kāi)關(guān)周期產(chǎn)生一次Boost的充電脈沖，以保證Boost部分上管(即SD)維持正常導(dǎo) 通。實(shí)際應(yīng)用中的充電脈沖周期可以根據(jù)所采用的驅(qū)動(dòng)芯片、自舉電容的容量和可控開(kāi)關(guān) 管的結(jié)電容來(lái)設(shè)定，適當(dāng)?shù)脑龃骉b。。st可以進(jìn)一步的降低開(kāi)關(guān)動(dòng)作，減少開(kāi)關(guān)損耗，提高系統(tǒng) 的效率。GA、GB、GC、⑶為調(diào)制生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)非反相Buck-Boost功率變換器中 的可控開(kāi)關(guān)管SA、SB、SC、SD，其中GA和GB互補(bǔ)，GC和⑶互補(bǔ)。在Buck工作模式中，由控 制量 vbu。k—。(vbu。k—。= Vcont)生成所需要的 PWM 信號(hào)，Vb。。st—。(Vb。。st—。= Vboostjlin)固定不變，由設(shè) 定的Tb。。st生成一定頻率的充電脈沖，確保自舉電容維持足夠的能量使上管(SD)保持開(kāi)通 狀態(tài)。
圖11為Buck-Boost工作模式脈沖生成調(diào)制方式示意圖。載波周期分別為T(mén)buek = 4T, Tboost = 4T。在 Buck-Boost 工作模式,Vbuck c 和 Vboost—c (Vbuck—c = Vbuck max, Vboost c = Vboost— min)都是固定不變的，所以Buck部分驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬和Boost部分驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬都是固 定的。根據(jù)控制量V。。nt，以PFM調(diào)制方式設(shè)定控制相應(yīng)的Tbudt和Tb。。st，從而生成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)
脈沖序列。輸入電壓和輸出電壓滿足關(guān)系/1^f1，調(diào)節(jié)tSA和tSD的時(shí)間(tSA為可控開(kāi)關(guān)
管SA的導(dǎo)通時(shí)間，tSD為可控開(kāi)關(guān)管SD的導(dǎo)通時(shí)間)，可以得到所需的電壓變比關(guān)系。PFM 調(diào)制方式通過(guò)調(diào)節(jié)不同的脈沖序列調(diào)節(jié)tSA和tSD的時(shí)間，使非反相Buck-Boost功率變換器 從Buck工作模式和Boost工作模式之間能夠平滑過(guò)渡，同時(shí)又避免產(chǎn)生Buck部分很大占 空比和Boost部分很小占空比的PWM調(diào)制情況，提高了系統(tǒng)的性能和效率。具體的PFM調(diào) 制頻率的設(shè)定值可以根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的情況來(lái)定，一般的原則為在能夠得到所需要的電壓 變比關(guān)系的前提下，盡可能的降低調(diào)制頻率值，從而降低在Buck-Boost模式的開(kāi)關(guān)損耗， 提高系統(tǒng)效率。圖12為Boost工作模式脈沖生成調(diào)制方式示意圖。載波周期分別為T(mén)buek = 7T， Tboost = T，這里Buck載波周期以7倍于Boost載波周期為例，也就是說(shuō)每過(guò)7個(gè)Boost開(kāi)關(guān) 周期，產(chǎn)生一次Buck的充電脈沖，以保證Buck部分上管(即SA)維持正常導(dǎo)通。在Boost 工作模式中，由 Vb。。st—。(Vb。。st—。= V。。nt-l)生成所需要的PWM信號(hào)，Vbu。k—。(Vbu。k—。= Vbu。k—max)固定 不變，由設(shè)定的Tbudt生成一定頻率的充電脈沖，確保自舉電容維持足夠的能量使上管(SA) 保持開(kāi)通狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其特征在于所述的方法依次 執(zhí)行以下步驟第1步執(zhí)行電壓調(diào)節(jié)程序，計(jì)算得到控制量V。。nt，其中控制量v。。nt為占空比信號(hào)，取值 范圍為(0，2)；第2步判斷控制量V。。nt和Vbudt min的大小，如果控制量V。。nt < Vbuck fflin,則限定控制量 Vcont = Vbuckjlin,否則執(zhí)行第3步，其中Vbuek min為設(shè)置的Buck工作模式最小占空比，一般設(shè) 為0.1左右；第3步判斷控制量V。。nt和Vb。。s max+l的大小，如果控制量V。。nt > Vb。。st _+1，則限定控 制量V。。nt = Vb。。st _+1，否則執(zhí)行第4步，其中Vb。。st max為設(shè)置的Boost工作模式最大占空 比，一般設(shè)為0.6左右；第4步判斷控制量V。。nt和Vbudt _的大小，如果控制量V。。nt > Vbuck fflax,則執(zhí)行第5步， 否則執(zhí)行第6步，其中Vbuek max為設(shè)置的Buck工作模式最大占空比，且Vbuek max > Vbuck fflin,-般設(shè)為0.96左右，；第5步判斷控制量V。。nt和Vb。。st min+l的大小，如果控制量V。。nt < Vb。。st min+l，則執(zhí)行 第7步，否則執(zhí)行第8步，其中Vb。。st min為設(shè)置的Boost工作模式最小占空比，且Vb。。st _ >Vboost—min'般設(shè)為0.04左右，； 第6步執(zhí)行Buck工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行第9步； 第7步執(zhí)行Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行第9步； 第8步執(zhí)行Boost工作模式脈沖生成子程序，結(jié)束后執(zhí)行第9步； 第9步返回。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其特征 在于所述第1步中的電壓調(diào)節(jié)程序執(zhí)行以下步驟第1步采樣輸出電壓信號(hào)V。ut;第2步根據(jù)設(shè)定的參考輸出電壓信號(hào)Vref和采樣得到的實(shí)際電壓信號(hào)V。ut計(jì)算偏差 V =V -V · orr ret ‘ out 第3步經(jīng)PI調(diào)節(jié)器計(jì)算得到控制量V。。nt ； 第4步返回。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其特征 在于所述第6步中的Buck工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟第1步設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為控制量V。。nt ； 第2步設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min，其中N 的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上管能 夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間； 第3步恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其特征 在于所述第7步中的Buck-Boost工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟第1步將區(qū)間(Vbu。k max，l+Vb。。st min)平均分成m等份，從小到大依次以第1區(qū)間到第m 區(qū)間表示，根據(jù)控制量V。。nt所處的區(qū)間值，設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為χ倍開(kāi)關(guān)周 期，比較值為Vbudt max，其中χ為V。。nt所處的區(qū)間值，m的取值可根據(jù)(Vbudt max，1+Vb。。st—min)區(qū)間的大小來(lái)設(shè)定，一般可設(shè)為8或者16 ；第2步設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為(m-x)倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vb。。st min ； 第3步恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方法，其特征 在于所述第8步中的Boost工作模式脈沖生成子程序執(zhí)行以下步驟第1步設(shè)置Buck模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為N倍的開(kāi)關(guān)周期，比較值為Vbuek _，其中N 的取值和所選用的可控開(kāi)關(guān)管和自舉電容的容量等有關(guān)，設(shè)置時(shí)以確保充電周期內(nèi)上管能 夠維持正常導(dǎo)通為前提，一般可設(shè)為6到16之間；第2步設(shè)置Boost模塊中PWM計(jì)數(shù)周期值為1倍開(kāi)關(guān)周期，比較值為(V。。nt-1)； 第3步恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，返回。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于非反相Buck-Boost功率變換器的調(diào)制方式，該調(diào)制方法根據(jù)控制量可以使功率變換器在Buck工作模式、Buck-Boost工作模式、Boost工作模式三種模式之間切換工作，采用PWM控制和PFM控制相結(jié)合，盡可能的減少能量變換過(guò)程中功率損耗；同時(shí)能夠產(chǎn)生上管自舉電容充電脈沖，方便采用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)集成芯片驅(qū)動(dòng)上下橋臂，避免采用隔離驅(qū)動(dòng)電源給系統(tǒng)增加成本和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02M3/156GK102136797SQ20101027591
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者吳春華, 徐坤, 黃建明 申請(qǐng)人:上海巖芯電子科技有限公司