具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了一种基于电流环控制的数字稳压装置的连接原理示意图，该装置包括辅助供电电路1、辅助电源反馈电路2、电压采样电路3、输入滤波电路4、PWM数字控制电路5、BOOST升压电路6、BOOST过压保护电路7、BOOST功率管驱动电路8，BOOST升压电路6与输入滤波电路4、BOOST过压保护电路7、BOOST功率管驱动电路8连接；辅助供电电路1与辅助电源反馈电路2连接；电压采样电路3与输入滤波电路4及BOOST升压电路6连接；电压采样电路3的输出端作为PWM数字控制电路5的控制端的连接端；辅助供电电路1的输出作为与PWM数字控制电路5的控制端的连接端，PWM数字控制电路5的输出端作为BOOST功率管驱动电路8控制端的连接端；输入滤波电路4的输出端作为辅助供电电路1供电端的连接端。

实施例一

本实施例以UC1842芯片为例进行说明，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，输入滤波电路4的输出端作为辅助供电电路1供电端的连接端，辅助供电电路为单管反激电源1采用UC1842芯片进行电流环控制，反激变压器的两组副边，分别输出14V和5V直流电压，14V电压给BOOST功率管驱动电路8的UC1842和栅极驱动芯片HRD4424M供电，5V电压经过低压差正输入稳压器HRW1117-3.3后转成3.3V电压给PWM数字控制电路5芯片STM32F103进行供电，同时14V点也作为辅助电源反馈电路2的输入电压。

BOOST升压电路6与输入滤波电路4、BOOST过压保护电路7、BOOST功率管驱动电路8连接，在高压直流电输入时，经过差模电感、共模电感、X电容、Y电容组成EMI整流输入滤波电路4后形成稳定的直流电，在输入滤波电路4与BOOST升压电路6之间串联一个R12功率型热敏电阻，R12能有效地抑制上电时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用后，由于通过其电流的持续作用，功率型热敏电阻的阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计。本专利BOOST升压电路6工作模式为连续状态，BOOST升压电路6的主功率MOS管开通时，功率电感L2电流上升，功率电感L2进行储能，当主功率MOS管关断时功率电感L2释放能量给BOOST过压保护电路7的均压电容C2、C3充电使BOOST输出电压升高。BOOST升压电路6与传统的BOOST变换器不同的是主功率MOS管V9的开通采用了数字型控制方法，同时能够满足宽范围的输入电压。

BOOST过压保护电路的输出端作为BOOST功率管驱动电路8控制端的连接端，BOOST过压保护电路7主要包括均压电容C2和C3、均压电阻R1、R2、R3、R4和光耦N1，当BOOST电路输出过压时，光耦N1原边发光二极管电压增大，副边侧三极管导通，BUS-OVP为高电平输送到栅极驱动芯片HRD4424的输入端B。

如图3所示，电压采样电路3与输入滤波电路4及BOOST升压电路6连接，同时电压采样电路的输出端作为PWM数字控制电路的控制端的连接端，输入电压以及BOOST输出电压分别经过分压电阻和取样电阻后，将取样得到的电压值通过采样电路的滤波补偿后转化为能被单片机STM32F103接收的电平信号，本专利软件控制策略采用增量式PID控制算法，将采集的输入电压、BOOST电路实际输出电压和软件预置输出电压通过PID计算后形成两组PWM信号提供给BOOST功率管驱动电路8的UC1842芯片，通过单片机STM32F103形成两组数字型PWM波来控制UC1842的输出PWM波的频率和占空比，通过UC1842的输出来控制主功率MOS管V9的开通来调整BOOST输出电压。

如图4所示，PWM数字控制电路5的输出端作为BOOST功率管驱动电路8控制端的连接端，PWM数字控制电路5的STM32F103为BOOST功率管驱动电路8提供两路PWM波。一个PWM信号FPWMIA为BOOST功率管驱动电路8的UC1842芯片的引脚4提供一个工作频率，另一路信号ISS-PWM用来调节UC1842输出PWM波的占空比。FPWMIA信号、ISS-PWM以及CSA信号共同决定UC1842芯片的引脚6输出的PWM波的频率和占空比，来控制主功率MOS管V9的开通和关断时间，从而调整BOOST升压电路的输出电压。

其中，PWM数字控制电路5对所述输入电压和BOOST升压电路预置电压进行特定的频率和占空比运算，输出FPWMIA信号包括：

当BOOST升压电路预置电压不变、输入电压降低，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压升高时，增大FPWMIA信号的频率和占空比(控制芯片N3输出PWM波的频率增大)；

当BOOST升压电路预置电压不变，输入电压升高，或输入电压不变、BOOST升压电路预置电压降低时，降低FPWMIA信号的频率和占空比(控制芯片N3输出PWM波的频率降低)。

PWM数字控制电路对所述输入电压、BOOST输出电压和BOOST升压电路预置电压进行PID运算，输出ISS-PWM信号包括：

当BOOST输出电压大于BOOST升压电路预置电压时，减小ISS-PWM信号的占空比；

当BOOST输出电压小于BOOST升压电路预置电压时，增大ISS-PWM信号的占空比。

而BOOST功率管驱动电路根据FPWMIA信号、ISS-PWM信号和CSA信号对PWM波信号的占空比进行控制，其控制过程包括：

所述BOOST功率管驱动电路将所述ISS-PWM信号经过滤波、三极管放大和分压后的信号和所述CSA信号分别作为控制芯片N3内部电流比较器的正相输入端和反相输入端；

当同时满足FPWMIA信号不变，当FPWMIA信号为高电平时，若CSA信号的三角波尖峰电压值大于控制芯片N3内部电流比较器的正相输入端的电压值，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比减小；

当同时满足FPWMIA信号不变，当FPWMIA信号为高电平，若CSA信号的三角波尖峰电压值小于控制芯片N3内部电流比较器的正相输入端的电压值时，则BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比增大；

当同时满足FPWMIA信号不变，当FPWMIA信号为低电平时，BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号占空比为零。

如图5所示，BOOST功率管驱动电路包括控制芯片N3、FPWMIA信号输入电路和ISS-PWM信号输入电路。所述FPWMIA信号输入电路包括电阻R39～R41、电容C24、三极管V33、V34，所述FPWMIA信号通过并联设置的电容C24、电阻R41与三极管V33的基极连接，所述极管V33的发射极接地，集电极与三极管V34的基极连接，所述三极管V34的集电极与基准电压输入端连接，发射极与控制芯片N3的RT/CT信号输入引脚连接，所述三极管V33的基极和集电极分别通过电阻R40和R39与基准电压输入端连接。所述ISS-PWM信号输入电路包括一级滤波电路、二级滤波电路和三极管V35，所述ISS-PWM信号通过串联的一级滤波电路、二级滤波电路与三极管V35的基极连接，所述三极管V35的集电极接地，发射极与控制芯片N3的COMP信号输入引脚连接。所述CSA信号通过电阻R38与控制芯片N3的CS信号输入引脚连接。

BOOST功率管驱动电路还包括栅极驱动芯片N2、电阻R35～R37、R42～R45、电容C25和三极管V32，所述控制芯片N3的PWM波信号输出端通过电阻R37分别与栅极驱动芯片N2的INA引脚、三极管V32的集电极连接，电阻R37通过电阻R36与栅极驱动芯片N2的GND引脚连接，所述电阻R45、电容C25并联设置于栅极驱动芯片N2的INB引脚、三极管V32的发射极之间，所述光耦N1的原边侧输出端通过电阻R42与栅极驱动芯片N2的INB引脚连接，所述电阻R43与电阻R44串联于栅极驱动芯片N2的OUTB引脚与地之间，所述三极管V32的基极连接至电阻R43与电阻R44之间，所述栅极驱动芯片N2的OUTA引脚通过电阻R35与主功率MOS管V9的控制端连接。

当FPWMIA信号为高电平时三极管V33导通，5V的基准电压经过R39和V33形成回路，当FPWMIA信号为低电平时三极管V33截止，5V基准电压通过R39给V34一个开通电压，在UC1842频率脚4脚会有一个4.5V左右的高电平，此高电平信号经过UC1842内部振荡器后作为内部脉宽调制锁存器和或门的输入端，此时或门的输出端非门处理后必为低，最后信号通过图腾柱电路输出低电平，可以看出当FPWMIA信号为低电平时，UC1842芯片6脚输出同比于FPWMIA信号也为低电平。

单片机STM32F103提供的另一个固定频率的PWM信号ISS-PWM，ISS-PWM信号经过两级滤波后在三极管V35的基级处形成一个稳定的电压值，通过三极管的跟随作用为BOOST功率管驱动电路8UC1842的1脚输送一个稳定的电压信号，此信号通过UC1842内部分压后作为UC1842内部电流比较器正相端输入电压值；当FPWMIA信号为高电平时，此时UC1842芯片6脚的输出取决于ISS-PWM的PWM信号和UC1842的4脚的PWM信号，UC1842的3脚的电压信号为BOOST输出电流经电流互感器T3后R38采集的电压，由于主功率MOS管V9的开关作用UC1842的3脚的电压信号为断续的三角波信号，此信号与UC1842的1脚的电压值分别作为UC1842内部电流检测的正相端和反相端输入值进行比较，利用UC1842电流取样3脚、补偿反馈1脚和内部电流检测比较器可以控制UC1842芯片6脚的输出，当UC1842的3脚三角波尖峰电压值大于UC1842内部电流比较器正相端输入值时，UC1842芯片6脚输出为低电平，主功率MOS管V9关断，BOOST输出电压降低，当UC1842的3脚三角波尖峰电压值小于UC1842内部电流比较器正相端输入电压值时，UC1842芯片6脚为高电平，主功率MOS管V9开通，BOOST输出电压升高。

一种基于电流环控制的数字稳压装置的控制方法如下：

当输入电压和BOOST升压电路的预置电压均不变，BOOST升压电路的输出负载增大时，所述PWM数字控制电路控制输入至所述BOOST功率管驱动电路的FPWMIA信号的频率和占空比不变、ISS-PWM信号的占空比增大，所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的频率不变、占空比增大；

当输入电压和BOOST升压电路的预置电压均不变，BOOST升压电路的输出负载减小时，所述PWM数字控制电路控制输入至所述BOOST功率管驱动电路的FPWMIA信号的频率和占空比不变、ISS-PWM信号的占空比减小，所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的频率不变、占空比减小。

当BOOST升压电路的预置电压和BOOST升压电路的输出负载均不变，输入电压升高时，所述PWM数字控制电路控制输入至所述BOOST功率管驱动电路的FPWMIA信号的频率和占空比减小、ISS-PWM信号的占空比减小，所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的频率和占空比减小；

当BOOST升压电路的预置电压和BOOST升压电路的输出负载均不变，输入电压降低时，所述PWM数字控制电路控制输入至所述BOOST功率管驱动电路的FPWMIA信号的频率和占空比增大、ISS-PWM信号的占空比增大，所述BOOST功率管驱动电路输出的PWM波信号的频率和占空比增大。

其中，所述PWM波信号的频率与FPWMIA信号的频率保持一致。即，当FPWMIA信号的频率增大时，PWM波信号的频率也增大；当FPWMIA信号的频率减小时，PWM波信号的频率也减小；当FPWMIA信号的频率不变时，PWM波信号的频率也不变。

实施例二

本实施例基于芯片UC1842对该控制方法进行说明：

当输入电压和BOOST电路输出负载一定时，UC1842的3脚采集的三角波信号一定，通过将BOOST输出电压与预置输出电压的差值经过软件的PID运算使调整单片机STM32F103输出的PWM信号ISS-PWM，进而稳定BOOST输出电压。

当输入电压一定，BOOST电路输出负载增大时，BOOST输出电流会增大，UC1842的3脚采样得到的三角波电压信号增大，BOOST输出电压减小，BOOST输出电压采样值与BOOST输出预置电压差值增大，通过软件的PID运算及时增大ISS-PWM信号，与UC1842的1脚电压值比较后，使UC1842的6脚输出的PWM波占空比增大，主功率MOS管V9开通时间增加，从而及时增大BOOST电路输出电压，减小与BOOST预置输出电压值的差值达到稳压作用。

相反，当输入电压一定，BOOST电路输出负载减小时，BOOST输出电流减小，UC1842的3脚采样得到的三角波电压信号减小，BOOST输出电压增大，BOOST输出电压采样值与BOOST输出预置电压差值增大，通过软件的PID运算及时减小ISS-PWM信号，使UC1842的6脚输出的PWM波占空比减少，主功率MOS管V9开通时间减少，从而及时降低BOOST电路输出电压，减小与BOOST预置输出电压值的差值达到稳压作用。

当BOOST输出预置电压一定时，同样负载情况下，若输入电压升高，则会输出电压抬高，此时需要降低输出电压，维持输出电压的稳定性。在本装置中，当出现以上现象时，输出电压会大于BOOST输出预置电压，此时同时调节FPWMIA信号和ISS-PWM信号，使FPWMIA信号的频率和占空比减小、ISS-PWM信号的占空比减小，UC1842的6脚输出的PWM波信号的频率和占空比减小，主功率MOS管V9的开通时间变短，输出电压减小，达到了稳压的目的。

当BOOST输出预置电压一定时，同样负载情况下，若输入电压降低，则会输出电压降低，此时需要抬高输出电压，维持输出电压的稳定性。在本装置中，当出现以上现象时，输出电压会小于BOOST输出预置电压，此时同时调节FPWMIA信号和ISS-PWM信号，使FPWMIA信号的频率和占空比变大、ISS-PWM信号的占空比变大，UC1842的6脚输出的PWM波信号的频率和占空比变大，主功率MOS管V9的开通时间边长，输出电压升高，达到了稳压的目的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。