一种开关电源的控制装置、方法和开关电源系统与流程

专利2025-06-06  76


本发明属于开关电源,具体涉及一种开关电源的控制装置、方法、以及具有该开关电源的控制装置的开关电源系统,尤其涉及一种负载变化的单路输出开关电源输出电压的控制装置、方法、以及具有该负载变化的单路输出开关电源输出电压的控制装置的开关电源系统。


背景技术:

1、开关电源的作用是给负载提供一个稳定的直流电,开关电源提供的直流电的稳定与否,一定程度上体现在开关电源输出电压的电压波动值上,一个好的开关电源输出电压的电压波动值应尽可能的小。而开关电源输出电压的电压波动实质为负载瞬时变化所引起的,负载短时间内急速波动导致开关电源输出电压的波形产生一定范围的电压波动,但降低开关电源输出电压的电压波动值的难度较大,无法保证开关电源输出电压的质量。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现思路

1、本发明的目的在于,提供一种开关电源的控制装置、方法和开关电源系统,以解决开关电源的负载瞬时变化引起开关电源输出电压的电压波动,但降低开关电源输出电压的电压波动值的难度较大,无法保证开关电源输出电压的质量的问题,达到通过在开关电源的负载变化情况下控制假负载的接入功率,调节开关电源输出电压的电压波动值大小,提高开关电源输出电压的质量的效果。

2、本发明提供一种开关电源的控制装置,包括:假负载模块、采样模块和主控模块;所述假负载模块,包括:假负载支路,所述假负载支路设置在所述开关电源的输出端;所述假负载支路的数量为n个,n为正整数且n大于等于1;其中,所述采样模块,用于在所述开关电源运行的情况下,采样所述开关电源的运行参数;所述主控模块,用于根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若确定不需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则控制所述开关电源继续运行;若确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则根据所述开关电源的运行参数,确定需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,以使所述开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内;其中,m为正整数且m≤n。

3、在一些实施方式中,在所述假负载模块中,n个所述假负载支路按序排列;针对按序排列的n个所述假负载支路,首个所述假负载支路的控制端受所述主控模块控制;在首个所述假负载支路之后的n-1个所述假负载支路中,后一个所述假负载支路的控制端受前一个所述假负载支路的输出端控制,最后一个所述假负载支路的输出端接地。

4、在一些实施方式中,还包括:光耦模块、输出电阻模块和输入电阻模块;其中,所述开关电源的输出端,经所述输出电阻模块后,连接至所述光耦模块中三极管的集电极;在所述假负载模块中,n个所述假负载支路按序排列;所述光耦模块中三极管的发射极,连接至n个所述假负载支路中首个所述假负载支路的控制端;并且,针对按序排列的n个所述假负载支路,在首个所述假负载支路之后的n-1个所述假负载支路中,后一个所述假负载支路的控制端受前一个所述假负载支路的输出端控制,最后一个所述假负载支路的输出端接地;所述光耦模块中发光二极管的阳极,经所述输入电阻模块后连接至所述主控模块的ad口;所述光耦模块中发光二极管的阴极接地。

5、在一些实施方式中,所述假负载模块中的每个所述假负载支路,包括:主电阻模块和开关管模块;针对每个所述假负载支路,所述开关电源的输出端,经每个所述假负载支路中的主电阻模块后,连接至每个所述假负载支路中的开关管模块的第一连接端;每个所述假负载支路中开关管模块的第二连接端,作为每个所述假负载支路的输出端;每个所述假负载支路中的开关管模块的控制端,作为每个所述假负载支路的控制端,用于接收所述主控模块的控制信号,所述主控模块的控制信号用于控制每个所述假负载支路中的开关管模块的导通或截止;在所述假负载模块中,n个所述假负载支路按序排列;针对相邻两个所述假负载支路,前一个所述假负载支路中开关管模块的第二连接端,连接至后一个所述假负载支路中开关管模块的控制端;针对n个所述假负载支路,最后一个所述假负载支路中开关管模块的第二连接端接地。

6、在一些实施方式中,所述假负载模块,还包括:辅助电阻模块;所述辅助电阻模块的数量为n-1;针对相邻两个所述假负载支路,前一个所述假负载支路中开关管模块的第二连接端,还经n-1个所述辅助电阻模块中的一个所述辅助电阻模块后,连接至后一个所述假负载支路中开关管模块的第二连接端。

7、在一些实施方式中,所述采样模块采样到的所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;所述主控模块,根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,包括:确定是否满足以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值大于预设的安全范围值的上限,所述开关电源所连接负载的运行时间大于预设的负载调整时间;若确定不满足,则确定不需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若确定满足,则确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块。

8、在一些实施方式中,所述采样模块采样到的所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;所述主控模块,根据所述开关电源的运行参数,确定需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,包括:在所述开关电源的运行参数为所述开关电源的输出电压波动值的情况下,在所述开关电源的控制装置还包括光耦模块、且所述假负载模块中的每个所述假负载支路包括开关管模块的情况下,若所述光耦模块导通、且所述光耦模块中的三极管未处于极限饱和导通状态,则需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m为:

9、

10、其中,λ=m,vcc为所述开关电源的输出电压,vγ为所述假负载模块中每个所述假负载支路中的开关管模块的导通压降,[]为对数进行取整;在所述开关电源的运行参数为所述开关电源的输出电压波动值的情况下,在所述开关电源的控制装置还包括光耦模块、且所述假负载模块中的每个所述假负载支路包括开关管模块的情况下,若所述光耦模块导通、且所述光耦模块中的三极管处于极限饱和导通状态,则需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m为n;在所述开关电源的运行参数为所述开关电源所连接负载的运行时间的情况下,根据设定运行时间与设定负载调整量之间的对应关系,将该对应关系中与所述开关电源所连接负载的运行时间相同的设定运行时间所对应的设定负载调整量,确定为与所述开关电源所连接负载的运行时间对应的所述开关电源的负载调整量;需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m所对应的假负载调整量,与所述开关电源的负载调整量相同。

11、在一些实施方式中,所述主控模块,控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,以使所述开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内,包括:控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,并控制所述开关电源继续运行;设定时间之后返回,以重新根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若仍确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则针对需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,确定m是否小于n;若确定m小于n,则基于所述假负载模块的n个所述假负载支路,按设定增加方式,对需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m进行增加,得到新的需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,控制新的m个所述假负载支路的控制端以使新的m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,并控制所述开关电源继续运行;设定时间之后返回,以重新根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,并以此循环;若确定m未小于n,则控制所述开关电源暂停向其所连接负载供电,并发起所述开关电源暂停向其所连接负载供电的提示消息。

12、与上述开关电源的控制装置相匹配,本发明再一方面提供一种开关电源系统,包括:以上所述的开关电源的控制装置。

13、与上述开关电源的控制相匹配,本发明再一方面提供一种开关电源的控制方法,包括:在所述开关电源运行的情况下,采样所述开关电源的运行参数;根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若确定不需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则控制所述开关电源继续运行;若确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则根据所述开关电源的运行参数,确定需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,以使所述开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内;其中,m为正整数且m≤n。

14、在一些实施方式中,所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,包括:确定是否满足以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值大于预设的安全范围值的上限,所述开关电源所连接负载的运行时间大于预设的负载调整时间;若确定不满足,则确定不需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若确定满足,则确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块。

15、在一些实施方式中,所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;根据所述开关电源的运行参数,确定需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,包括:在所述开关电源的运行参数为所述开关电源的输出电压波动值的情况下,在所述开关电源的控制装置还包括光耦模块、且所述假负载模块中的每个所述假负载支路包括开关管模块的情况下,若所述光耦模块导通、且所述光耦模块中的三极管未处于极限饱和导通状态,则需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m为:

16、

17、其中,λ=m,vcc为所述开关电源的输出电压,vγ为所述假负载模块中每个所述假负载支路中的开关管模块的导通压降,[]为对数进行取整;在所述开关电源的运行参数为所述开关电源的输出电压波动值的情况下,在所述开关电源的控制装置还包括光耦模块、且所述假负载模块中的每个所述假负载支路包括开关管模块的情况下,若所述光耦模块导通、且所述光耦模块中的三极管处于极限饱和导通状态,则需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m为n;在所述开关电源的运行参数为所述开关电源所连接负载的运行时间的情况下,根据设定运行时间与设定负载调整量之间的对应关系,将该对应关系中与所述开关电源所连接负载的运行时间相同的设定运行时间所对应的设定负载调整量,确定为与所述开关电源所连接负载的运行时间对应的所述开关电源的负载调整量;需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m所对应的假负载调整量,与所述开关电源的负载调整量相同。

18、在一些实施方式中,控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,以使所述开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内,包括:控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,并控制所述开关电源继续运行;设定时间之后返回,以重新根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块;若仍确定需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,则针对需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,确定m是否小于n;若确定m小于n,则基于所述假负载模块的n个所述假负载支路,按设定增加方式,对需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m进行增加,得到新的需要在所述开关电源的输出端接入的所述假负载模块中所述假负载支路的数量m,控制新的m个所述假负载支路的控制端以使新的m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,并控制所述开关电源继续运行;设定时间之后返回,以重新根据所述开关电源的运行参数,确定是否需要在所述开关电源的输出端接入所述假负载模块,并以此循环;若确定m未小于n,则控制所述开关电源暂停向其所连接负载供电,并发起所述开关电源暂停向其所连接负载供电的提示消息。

19、由此,本发明的方案,通过针对开关电源,设置与实际负载并联的假负载,并设置用于控制假负载的接入功率的假负载模块;在开关电源运行的过程中,根据开关电源输出电压的电压波动值或开关电源输出电压的电压波动时机,控制假负载的接入功率,以调整开关电源的负载功率,实现在开关电源的负载变化情况下对开关电源输出电压的电压波动值大小的调节效果;从而,通过在开关电源的负载变化情况下控制假负载的接入功率调节开关电源输出电压的电压波动值大小,降低开关电源输出电压的电压波动值大小,提高开关电源输出电压的质量。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。

21、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


技术特征:

1.一种开关电源的控制装置,其特征在于,包括:假负载模块、采样模块和主控模块;所述假负载模块,包括:假负载支路,所述假负载支路设置在所述开关电源的输出端;所述假负载支路的数量为n个,n为正整数且n大于等于1;其中,

2.根据权利要求1所述的开关电源的控制装置,其特征在于,在所述假负载模块中,n个所述假负载支路按序排列;

3.根据权利要求1所述的开关电源的控制装置,其特征在于,还包括:光耦模块、输出电阻模块和输入电阻模块;其中,

4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关电源的控制装置,其特征在于,所述假负载模块中的每个所述假负载支路,包括:主电阻模块和开关管模块;

5.根据权利要求4所述的开关电源的控制装置,其特征在于,所述假负载模块,还包括:辅助电阻模块;所述辅助电阻模块的数量为n-1;

6.一种开关电源系统,其特征在于,包括:如权利要求1至5中任一项所述的开关电源的控制装置。

7.一种如权利要求1至5中任一项所述的开关电源的控制方法,其特征在于,包括:

8.根据权利要求7所述的开关电源的控制方法,其特征在于,所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;

9.根据权利要求7或8所述的开关电源的控制方法,其特征在于,所述开关电源的运行参数,包括以下至少之一:所述开关电源的输出电压波动值,所述开关电源所连接负载的运行时间;

10.根据权利要求7至9中任一项所述的开关电源的控制方法,其特征在于,控制m个所述假负载支路的控制端以使m个所述假负载支路接入所述开关电源的输出端,以使所述开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内,包括:


技术总结
本发明公开了一种开关电源的控制装置、方法和开关电源系统,该装置包括:采样模块,在开关电源运行的情况下,采样开关电源的运行参数;主控模块,根据开关电源的运行参数,若确定需要在开关电源的输出端接入假负载模块,则根据开关电源的运行参数,确定需要在开关电源的输出端接入的假负载模块中假负载支路的数量M,并控制M个假负载支路的控制端以使M个假负载支路接入开关电源的输出端,以使开关电源的输出电压波动值在预设的安全范围值内;其中,M为正整数且M≤N。该方案,通过在开关电源的负载变化情况下控制假负载的接入功率,调节开关电源输出电压的电压波动值大小,提高开关电源输出电压的质量。

技术研发人员:徐盼,陈少裕,林健良,甘鹏,王安琪
受保护的技术使用者:珠海格力电器股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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