具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本发明的一个方面涉及一种电感电流采样校准方法，包括：在一个开关周期T_s内，分析开关管通断与电感电流的关系，记录电感电流上升时间T_rise；根据所述开关周期T_s与所述电感电流上升时间T_rise以及电感两侧输入电压V_in与输出电压V_out的关系，计算电感电流下降时间T_reduce；将所述电感电流上升时间T_rise与所述电感电流下降时间T_reduce相加，再除以所述开关周期T_s，作为电感电流自动校准比例系数K_auto；将当前电感电流采样值I_sample乘以所述电感电流自动校准比例系数K_auto作为电感电流采样校准值I_autosample。

图1是本发明的电感电流采样校准方法的电流采样自动校准的原理示意图。下面结合图1对本发明的原理说明如下。

当电感电流断续时，如图1所示：T_{rise_D}＝T_{on_D}，T_{reduce_D}＜T_{off_D}。此时，电感电流实际的采样值为：理论上，在开关周期T_s内，电感电流的平均值为：

此时，定义电感电流自动校准系数：

K_auto＝I_theory/I_actual＝(T_{rise_D}+T_{reduce_D})/T_s；

当电感电流连续时，如图1所示：

T_{rise_C}＝T_{on_C}，T_{reduce_C}＝T_{off_C}；

此时，自动校准系数K_auto不影响(不自动校准)电感电流的采样值：

K_auto＝(T_{rise_C}+T_{reduce_C})/T_s＝1。

因此，通过上述自动校准步骤，其校准范围宽、可以对电感电流断续情况进行补偿且精度高。

本发明的另一个方面涉及针对通过采用最小二乘法拟合校准曲线，对前述获得的电感电流采样校准值I_autosample进行手动校准，估算最佳的手动校准系数，从而获得进度更高，最大限度接近实际值的电感电流手动校准采样值。该方法进一步包括获取n组电感电流采样校准值和电感电流实际测量值(I_autosample1，I_measure1)、(I_autosample2，I_measure2)、...、(I_autosamplen，I_measuren)，其中n为大于1的正整数；利用最小二乘法拟合曲线，计算手动校准电感电流的比例系数K_manualA以及偏置系数K_manualB；基于所述比例系数K_manualA、所述偏置系数K_manualB以及所述电感电流采样校准值I_autosample，求取电感电流手动校准采样值I_real。通过手动采样，可以克服不同机器的硬件电路采样差异，从而获得更高的采样精度。

下面结合具体实施例对本发明进一步说明如下。图2是本发明的电感电流采样校准方法的第一优选实施例的流程示意图。如图2所示，在步骤S1中，在一个开关周期T_s内，分析开关管通断与电感电流的关系，记录电感电流上升时间T_rise。在本发明的一个优选实施例中，可以先对电路拓扑结构和工作原理进行分析，比如该电路属于图3所示的Buck电路或图4所示的Boost电路或图5所示的INV电路，或者其他电感电路。常规电感电路，例如上述Buck电路、Boost电路或INV电路的拓扑结构和工作原理，是本领域中的公知常识，本领域技术人员均知悉，在此就不再累述了。然后，将开关管的开关周期设置为T_s，然后在一个开关周期T_s内，分析开关管通断与电感电流的关系，记录电感电流上升时间T_rise。

在步骤S2中，根据所述开关周期T_s与所述电感电流上升时间T_rise以及电感两侧输入电压V_in与输出电压V_out的关系，计算电感电流下降时间T_reduce。

在本实施例中，通常情况下，所述电感电流上升时间T_rise等于开关管导通时间T_on。电感电流下降时间T_reduce通常为未知量，当电感电流连续时，所述电感电流下降时间T_reduce等于开关管关断时间T_off；当电感电流断续时，所述电感电流下降时间T_reduce小于所述开关管关断时间T_off。

在步骤S3中，将所述电感电流上升时间T_rise与所述电感电流下降时间T_reduce相加，再除以所述开关周期T_s，作为电感电流自动校准比例系数K_auto，即K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s。

下面，我们以图3-5所示的Buck电路、Boost电路或INV电路分别对该计算过程说明如下。

根据如图3所示的BUCK电路，在时刻进行采样，计算电感电流下降时间T_reduce。T_on为BUCK电路的开关管在一个中断周期T_s内的导通时间；T_off为BUCK电路开关管在一个中断周期T_s内的关断时间。

更进一步地，当BUCK电路的电感电流连续时：T_rise＝T_on、T_reduce＝T_off，所以：K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝1；当BUCK电路的电感电流断续时：T_rise＝T_on、T_reduce＜T_off，根据电感在一个中断周期T_s内，必须遵循伏秒平衡，即：

(V_in-V_out)*T_rise＝V_out*T_reduce，即：

T_reduce＝(V_in-V_out)*T_rise/V_out＝(V_in-V_out)*T_on/V_out，所以：

K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝(V_in*T_on)/(V_out*T_s)。

根据如图4所示的BOOST电路，在时刻进行采样，计算电感电流下降时间T_reduce。T_on为BOOST电路的开关管在一个中断周期T_s内的导通时间；T_off为BOOST电路开关管在一个中断周期T_s内的关断时间；

更进一步地，当BOOST电路的电感电流连续时：T_rise＝T_on、T_reduce＝T_off，所以：K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝1；当BOOST电路的电感电流断续时：T_rise＝T_on、T_reduce＜T_off，根据电感在一个中断周期T_s内，必须遵循伏秒平衡，即：

V_in*T_rise＝(V_out-V_in)*T_reduce，即：

T_reduce＝V_in*T_rise/(V_out-V_in)＝V_in*T_on/(V_out-V_in)，所以：

K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝(V_out*T_on)/[(V_out-V_in)*T_s]。

根据如图5所示的INV电路，计算电感电流下降时间T_reduce。开关管Q₁和Q₃的驱动相同且开关管Q₁、Q₃与Q₅互补；开关管Q₂、Q₄驱动相同且开关管Q₂、Q₄与Q₆互补。在输出电压V_out的正半周期开关管Q₁、Q₃、Q₅进行PWM调制；在输出电压V_out的负半周期开关管Q₂、Q₄、Q₆进行PWM调制；T_on为INV电路开关管Q₁、Q₃或Q₂、Q₄在一个中断周期T_s内的导通时间；T_off为INV电路开关管Q₁、Q₃或Q₂、Q₄在一个中断周期T_s内的关断时间。

当INV电路工作于逆变状态时，INV电路类似于BUCK电路且在时刻进行采样；当INV电路工作于逆变状态且电感电流连续时：T_rise＝T_on、T_reduce＝T_off，所以：K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝1；当INV电路工作于逆变状态且电感电流断续时：T_rise＝T_on、T_reduce＜T_off，根据电感在一个中断周期T_s内，必须遵循伏秒平衡，即：

(V_in-V_out)*T_rise＝V_out*T_reduce，即：

T_reduce＝(V_in-V_out)*T_rise/V_out＝(V_in-V_out)*T_on/V_out，所以：

K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝(V_in*T_on)/(V_out*T_s)。

当INV电路工作于整流状态，INV电路类似于反向的BOOST电路且在时刻进行采样；当INV电路工作于整流状态且电感电流连续时：T_rise＝T_off、T_reduce＝T_on，所以：K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝1。当INV工作于整流状态且电感电流断续时：T_rise＝T_off、T_reduce＜T_on，根据电感在一个中断周期T_s内，必须遵循伏秒平衡，即：

V_out*T_rise＝(V_in-V_out)*T_reduce，即：

T_reduce＝V_out*T_rise/(V_in-V_out)＝V_out*(T_s-T_on)/(V_in-V_out)，所以：

K_auto＝(T_rise+T_reduce)/T_s＝[V_in*(T_s-T_on)]/[(V_in-V_out)*T_s]。

总结以上实施例可知，常见的电路拓扑的电感电流自动校准系数，如图6所示。当然，本发明的电感电流采样校准方法还可以用于其他电感电路的电感电流校准，本领域技术人员根据本发明的教导，可以在各种电感电路中应用该方法，在此就不再累述了。

在步骤S4中，将当前电感电流采样值I_sample乘以所述电感电流自动校准比例系数K_auto作为电感电流采样校准值I_autosample。即I_autosample＝I_sample*K_auto。

上述实施例的电感电流采样校准方法，针对的是因电感电流断续，导致的采样误差；当电感电流连续时，自动校准比例系数K_auto等于1。采用自动校准步骤，其校准范围宽、可以对电感电流断续情况进行补偿且精度高。

图7是出了本发明的电感电流采样校准方法的第二优选实施例的流程示意图。在图7所示实施例中，其自动校准的步骤可以参照图2所示的优选实施例，其在自动校准的基础上，还针对电路硬件差异导致的采样误差进行了手动校准，因此其可以全方位提高电感电流采样精度。

在图7所示优选实施例中，在获得电感电流采样校准值之后，执行下述步骤。

获取n组电感电流采样校准值和电感电流实际测量值(I_autosample1，I_measure1)、(I_autosample2，I_measure2)、...、(I_autosamplen，I_measuren)，其中n为大于1的正整数。

然后，利用最小二乘法拟合曲线，计算手动校准电感电流的比例系数K_manualA以及偏置系数K_manualB，

具体的，比例系数K_manualA的求取步骤如下：

分别计算n个电感电流采样校准值I_autosample1、I_autosample2、...、I_autosamplen以及n个电感电流实际测量值I_measure1、I_measure2、...、I_measuren的采样校准平均值I_{autosampleAvg}和实际测量平均值I_measureAvg：

I_{autosampleAvg}＝(I_autosample1+I_autosample2+…+I_autosamplen)/n；

I_measureAvg＝(I_measure1+I_measure2+…+I_measuren)/n。

根据最小二乘法拟合曲线，基于所述n个电感电流采样校准值I_autosample1、I_autosample2、...、I_autosamplen、所述n个电感电流实际测量值I_measure1、I_measure2、...、I_measuren、所述采样校准平均值I_{autosampleAvg}和所述实际测量平均值I_measureAvg按照如下公式计算所述比例系数K_manualA。

假设：

K_{manualA_Sum1}＝

(I_autosample1-I_{autosampleAvg})*(I_measure1-I_measureAvg)+(I_autosample2-IautosampleAvg*Imeasure2-ImeasureAvg+...+Iautosamplen-IautosampleAv

g*(Imeasuren-ImeasureAvg)；

进一步假设：

K_{manualA_Sum2}＝

(I_autosample1-I_{autosampleAvg})*(I_autosample1-I_{autosampleAvg})+(I_autosample2-I_{autosampleAvg})*(I_autosample2-I_{autosampleAvg})+…+(I_autosamplen-

I_{autosampleAvg})*(I_autosamplen-I_{autosampleAvg})；

因此获得，K_manualA＝K_{manualA_Sum1}/K_{manualA_Sum2}。

具体的，偏置系数K_manualB的求取步骤如下：

基于所述采样校准平均值I_{autosampleAvg}所述实际测量平均值I_measureAvg和所述比例系数K_manualA按照如下公式计算所述偏置系数K_manualB：

K_manualB＝I_measureAvg-K_manualA*I_{autosampleAvg}。

最后，基于所述比例系数K_manualA、所述偏置系数K_manualB以及所述电感电流采样校准值I_autosample，求取电感电流手动校准采样值I_real，即I_real＝K_manualA*I_autosample+K_manualB。

在本优选实施例中，针对的是因电路硬件差异导致的采样误差。本实施例的电感电流采样校准方法，可以全方位提高电感电流采样精度。

在本发明的进一步的优选实施例中，在手动校准结束后，可以将所述比例系数K_manualA、所述偏置系数K_manualB存储于EEPROM或其他存储芯片，避免数据丢失。

实施本发明的电感电流采样校准方法，校准范围宽、可以对电感电流断续情况进行补偿且精度高的电感电流采样校准方法、系统和计算机可读存储介质。进一步地，针对电路硬件差异导致的采样误差进行了手动校准，因此其可以全方位提高电感电流采样精度。

图8是本发明的电感电流采样校准系统的第一优选实施例的结构示意图。如图8所示，所述电感电流采样校准系统包括：电感电流上升时间记录模块100、电感电流下降时间计算模块200、自动校准比例系数计算模块300和自动校准模块400。所述电感电流上升时间记录模块100用于在一个开关周期T_s内，分析开关管通断与电感电流的关系，记录电感电流上升时间T_rise。所述电感电流下降时间计算模块200用于根据所述开关周期T_s与所述电感电流上升时间T_rise以及电感两侧输入电压V_in与输出电压V_out的关系，计算电感电流下降时间T_reduce。所述自动校准比例系数计算模块300用于将所述电感电流上升时间T_rise与所述电感电流下降时间T_reduce相加，再除以所述开关周期T_s，作为电感电流自动校准比例系数K_auto。所述自动校准模块400用于将当前电感电流采样值I_sample乘以所述电感电流自动校准比例系数K_auto作为电感电流采样校准值I_autosample。

在本发明的进一步的优选实施例中，所述电感电流采样校准系统进一步包括手动校准模块，用于获取n组电感电流采样校准值和电感电流实际测量值(I_autosample1，I_measure1)、(I_autosample2，I_measure2)、...、(I_autosamplen，I_measuren)，其中n为大于1的正整数；利用最小二乘法拟合曲线，计算手动校准电感电流的比例系数K_manualA以及偏置系数K_manualB；基于所述比例系数K_manualA、所述偏置系数K_manualB以及所述电感电流采样校准值I_autosample，求取电感电流手动校准采样值I_real。

在本发明的优选实施例中，电感电流上升时间记录模块100、电感电流下降时间计算模块200、自动校准比例系数计算模块300、自动校准模块400和手动校准模块可以参照上述任何优选实施例中的方法步骤构造，在此就不再累述了。

在本发明的进一步的优选实施例中，所述电感电流上升时间记录模块100、电感电流下降时间计算模块200、自动校准比例系数计算模块300、自动校准模块400和手动校准模块可以设置在DSP或MCU芯片中。

本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按本发明方法运行。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到处理器，尤其是DSP或者MCU或者其他数字控制芯片时，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。

以上借助于说明指定的功能和关系的方法步骤对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块和方法步骤的界限和顺序在此处被专门定义。然而，只要给定的功能和关系能够适当地实现，界限和顺序的变化是允许的。任何上述变化的界限或顺序应被视为在权利要求保护的范围内。

以上还借助于说明某些重要功能的功能模块对本发明进行了描述。为了描述的方便，这些功能组成模块的界限在此处被专门定义。当这些重要的功能被适当地实现时，变化其界限是允许的。类似地，流程图模块也在此处被专门定义来说明某些重要的功能，为广泛应用，流程图模块的界限和顺序可以被另外定义，只要仍能实现这些重要功能。上述功能模块、流程图功能模块的界限及顺序的变化仍应被视为在权利要求保护范围内。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。