输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置

文档序号:637263 发布日期:2021-05-11 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置 (Method and device for controlling output voltage, storage medium and electronic device ) 是由 韦东 于 2019-11-11 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置,其中,该方法包括:在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为所述电源电路的第一输入电压,其中,所述第一时间段的时长为固定时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制所述电源电路的所述第一输出电压为零,以使所述电源电路在所述当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值。通过本发明,解决了相关技术中的恒定电源电路的输出电压的方式,存在实现电路复杂,资源消耗大的问题,进而达到了降低电路复杂度,减少资源消耗的效果。(The invention provides a control method and device of output voltage, a storage medium and an electronic device, wherein the method comprises the following steps: controlling a first output voltage of a power supply circuit to be a first input voltage of the power supply circuit in a first time period of a current control cycle, wherein the duration of the first time period is a fixed duration; and in a second time period of the current control period, controlling the first output voltage of the power supply circuit to be zero so that the effective value of the total output voltage of the power supply circuit in the current control period is a target voltage value. According to the invention, the problems of complex circuit realization and large resource consumption in a mode of keeping the output voltage of the power supply circuit constant in the related technology are solved, and the effects of reducing the circuit complexity and reducing the resource consumption are further achieved.)

输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置

技术领域

本发明涉及通信领域,具体而言,涉及一种输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置。

背景技术

对于电源管理,可以对电路的输出电压Vo_rms 2实现自动控制,确保电路在一定的输入电压范围内,输出电压Vo_rms 2维持恒定,恒定Vo_rms 2精度比较高,实现电路简单。

目前存在多种实现控制恒定Vo_rms 2的方案,可以分为以下三类:

(1)第一类是利用三极管VBE与Ic存在的对数关系,通过一定的电路组合形式,构造出例如,如图1,图2所示,其中,

在图1中,各个参数之间的关系可以如公式(1)所示,

在图2中,各个参数之间的关系可以如公式(2)所示,

(2)第二类是利用mos工作在饱和区if时Id电流与Vgs之间存在平方律的关系,通过一定的电路组合形式,构造出V0∝k·Vi 2,例如,如图3、图4所示,图3利用误差放大器,采用线性控制的方法实现恒定Vo_rms 2,图4则利用误差放大器或者MCU,采用开关的方式实现恒定Vo_rms 2,图4 在vout采样处有一个filter,其中,各个参数之间的关系可以如公式(3)所示,

K·(Vout+Vth1-Vth2)2·R1=Ib2·R2 (3)

其中,如果Vth1=Vth2,R1=R2,则Vout 2=Ib2/K。

(3)第三类是利用一个乘法器,将Vout的采样信号进行相乘,再将相乘的信号送入误差放大器或者MCU,利用误差放大器或者算法,计算出功率管开关的占空比,实现恒定Vo_rms 2控制,例如,如图5所示。

上述三种类型的方式都可以实现输出电压Vo_rms 2恒定的功能,但均存在实现电路复杂,资源消耗大的问题:

前两种方案由于在工艺制造中,不可避免的存在工艺偏差,无论是bjt 还是mos,其参数变化都会比较大,例如,bjt的电流放大倍数β,mos的阈值电压Vth差别就很大,这种差别会使输出电压Vo_rms 2偏差较大,而为了减少这种工艺带来的偏差,提高输出电压Vo_rms 2的精度,就需要更复杂的电路,从而消耗更多的资源。

第三种方案由于使用了乘法器和MCU,电路复杂度和成本都会变高。

此外,三种方案中都使用了反馈,为了达到系统稳定,不论是误差放大器或者MCU,在系统loop中都必须进行补偿,这无形中使得电路变得复杂很多,也会消耗更多的资源。特别是对于PWM的调整方案,如果开关频率太低的话,需要的补偿面积会非常大,增加了资源消耗。

因此,相关技术中的恒定电源电路的输出电压的方式,存在实现电路复杂,资源消耗大的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种输出电压的控制方法及装置、存储介质和电子装置,以至少解决相关技术中的恒定电源电路的输出电压的方式,存在实现电路复杂,资源消耗大的问题。

根据本发明的一个实施例,提供了一种输出电压的控制方法,包括:在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

可选地,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压包括:在第一时间段的起始时刻,控制电源电路的功率管处于打开状态,并启动计时器开始计时,其中,处于打开状态的功率管用于导通电源电路的输入和输出之间的电路,计时器的计时时间为固定时长;在计时器的计时时间达到时,控制功率管处于关断状态,其中,处于关断状态的功率管用于关断电源电路的输入和输出之间的电路。

可选地,上述方法还包括:在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;根据采集到的第一输入电压值,以及第一输入电压与目标放大器的参考电压之间的对应关系,将目标放大器的参考电压调整为与第一输入电压值对应的参考电压的参考电压值;在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零包括:在第二时间段内,控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值,其中,初始电压值小于或者等于参考电压值,目标电压值大于或者等于参考电压值,在第二输入电压值大于或者等于参考电压值的情况下,通过目标放大器的第二输出电压驱动功率管进入到打开状态,第二输入电压由初始电压值上升到目标电压值所需的时间为第二时间段的目标时长,目标时长与第一输入电压值线性正相关。

可选地,在第二时间段内,控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值包括:从数据选择器的输入端的一组输入电压中,按照输入电压由小到大的顺序每隔预定时间间隔选择一个输入电压输出到数据选择器的输出端,直到数据选择器的输出端的第三输出电压为目标电压值,其中,第三输出电压的初始值为初始电压值,数据选择器的输出端与目标放大器与第二输入电压对应的输入端相连。

可选地,在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,上述方法还包括:确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;确定与多个周期时长对应的参考电压的多个参考电压值;对多个输入电压值和多个参考电压值进行线性化,得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系。

可选地,上述方法还包括:在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;根据第一输入电压与控制周期的周期时长之间的对应关系,确定与第一输入电压值对应的当前控制周期的目标周期时长;根据目标周期时长以及固定时长,确定出第二时间段的目标时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零包括:在第一时间段后的目标时长内,控制电源电路的第一输出电压为零。

可选地,在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,上述方法还包括:确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;对多个输入电压值和多个周期时长进行线性化,得到第一输入电压与控制周期的对应关系。

可选地,在第一输入电压的第一输入电压值小于或者等于目标电压值的情况下,第二时间段的目标时长为零。

根据本发明的另一个实施例,提供了一种输出电压的控制装置,包括:第一控制单元,用于在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;第二控制单元,用于在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

可选地,第一控制单元包括:第一控制模块,用于在第一时间段的起始时刻,控制电源电路的功率管处于打开状态,并启动计时器开始计时,其中,处于打开状态的功率管用于导通电源电路的输入和输出之间的电路,计时器的计时时间为固定时长;第二控制模块,用于在计时器的计时时间达到时,控制功率管处于关断状态,其中,处于关断状态的功率管用于关断电源电路的输入和输出之间的电路。

可选地,上述装置还包括:第一采集单元和调整单元,第二控制单元包括:第三控制模块,其中,第一采集单元,用于在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;调整单元,用于根据采集到的第一输入电压值,以及第一输入电压与目标放大器的参考电压之间的对应关系,将目标放大器的参考电压调整为与第一输入电压值对应的参考电压的参考电压值;第三控制模块,用于在第二时间段内,控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值,其中,初始电压值小于或者等于参考电压值,目标电压值大于或者等于参考电压值,在第二输入电压值大于或者等于参考电压值的情况下,通过目标放大器的第二输出电压驱动功率管进入到打开状态,第二输入电压由初始电压值上升到目标电压值所需的时间为第二时间段的目标时长,目标时长与第一输入电压值线性正相关。

可选地,第三控制模块包括:选择子模块,用于从数据选择器的输入端的一组输入电压中,按照输入电压由小到大的顺序每隔预定时间间隔选择一个输入电压输出到数据选择器的输出端,直到数据选择器的输出端的第三输出电压为目标电压值,其中,第三输出电压的初始值为初始电压值,数据选择器的输出端与目标放大器与第二输入电压对应的输入端相连。

可选地,上述装置还包括:第一确定单元,用于在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;第二确定单元,用于根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;第三确定单元,用于确定与多个周期时长对应的参考电压的多个参考电压值;第一线性化单元,用于对多个输入电压值和多个参考电压值进行线性化,得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系。

可选地,上述装置还包括:第二采集单元,第四确定单元和第五确定单元,第二控制单元包括:第四控制模块,其中,第二采集单元,用于在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;第四确定单元,用于根据第一输入电压与控制周期的周期时长之间的对应关系,确定与第一输入电压值对应的当前控制周期的目标周期时长;第五确定单元,用于根据目标周期时长以及固定时长,确定出第二时间段的目标时长;第四控制模块,用于在第一时间段后的目标时长内,控制电源电路的第一输出电压为零。

可选地,上述装置还包括:第六确定单元,用于在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;第七确定单元,用于根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;第二线性化单元,用于对多个输入电压值和多个周期时长进行线性化,得到第一输入电压与控制周期的对应关系。

可选地,在第一输入电压的第一输入电压值小于或者等于目标电压值的情况下,第二时间段的目标时长为零。

根据本申请实施例的又一方面,还提供了一种存储介质,上述存储介质存储有计算机程序,上述计算机程序被设置为运行时执行上述的方法。

根据本申请实施例的另一方面,还提供了一种电子装置,包括存储器、处理器,上述存储器中存储有计算机程序,上述处理器被设置为通过上述计算机程序执行上述的方法。

根据本发明的又一个实施例,还提供了一种存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关,由于只需要根据第一输入电压值控制第二时间段的时长,而不需要反馈和补偿,因此,解决了相关技术中的恒定电源电路的输出电压的方式,存在实现电路复杂,资源消耗大的问题,达到了降低电路复杂度,减少资源消耗的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1是一种可选的输出电压的控制电路的示意图;

图2是另一种可选的输出电压的控制电路的示意图;

图3是又一种可选的输出电压的控制电路的示意图;

图4是又一种可选的输出电压的控制电路的示意图;

图5是又一种可选的输出电压的控制电路的示意图;

图6是根据本申请实施例的一种可选的电源电路的硬件结构框图;

图7是根据本申请实施例的一种可选的输出电压的控制方法的流程图;

图8是根据本申请实施例的另一种可选的电源电路的硬件结构框图;

图9是根据本申请实施例的另一种可选的电源电路的硬件结构框图;

图10是根据本申请实施例的另一种可选的电源控制系统的结构框图;

图11是根据本申请实施例的一种可选的输出电压的控制方法的示意图;

图12是根据本申请实施例的一种可选的输出功率的控制装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

根据本申请实施例的一个方面,提供了一种输出电压的控制方法,其中,该方法可以在电源电路中执行。以运行在电源电路上为例,图6是本申请实施例的一种输出电压的控制方法的电源电路的硬件结构框图。如图 6所示,该电源电路可以包括:输入端(Vin),控制电路,开关(Mp)和输出端(Vout),其中,该控制电路可以在当前控制周期的第一时间段内,控制开关闭合,以控制电源电路的输出电压为输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制开关打开,以控制电源电路的输出电压为零,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

对于上述控制电路,可以包括一个或多个处理器(处理器可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器,本领域普通技术人员可以理解,图6所示的结构仅为示意,其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如,电源电路还可包括比图6中所示更多或者更少的组件,或者具有与图6所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序,例如,应用软件的软件程序以及模块,如本申请实施例中的输出电压的控制方法对应的计算机程序,处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述的方法。存储器可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至电源电路。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在本实施例中提供了一种运行于电源电路的输出电压的控制方法,图 7是根据本申请实施例的一种可选的输出电压的控制方法的流程图,如图 7所示,该流程包括如下步骤:

步骤S702,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;

步骤S704,在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

通过上述步骤,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关,由于只需要根据第一输入电压值控制第二时间段的时长,而不需要反馈和补偿,因此,解决了相关技术中的恒定电源电路的输出电压的方式,存在实现电路复杂,资源消耗大的问题,降低了电路复杂度,减少了资源消耗。

可选地,上述步骤的执行主体可以为电源电路等,但不限于此。

可选地,步骤S702和步骤S704的执行顺序是可以互换的,即可以先执行步骤S704,然后再执行S702(周期性的执行步骤S702~S704)。

可选地,在步骤S702中,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长。

可以根据控制周期控制电源电路的输出电压在输出电压和零之间切换,以保证Vo_rms 2恒定。

每个控制周期可以包括两个时间段:固定时长的第一时间段(no Time)和可变时长的第二时间段(off time),on time可以根据设计者的需求进行调整,例如,可以设置为10ms。

作为一种可选的实施方案,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压包括:在第一时间段的起始时刻,控制电源电路的功率管处于打开状态,并启动计时器开始计时,其中,处于打开状态的功率管用于导通电源电路的输入和输出之间的电路,计时器的计时时间为固定时长;在计时器的计时时间达到时,控制功率管处于关断状态,其中,处于关断状态的功率管用于关断电源电路的输入和输出之间的电路。

功率管可以是mos管,包括三个极:栅极(G,gate),源极(S,source),漏极(D,drain),其中,功率管的源极和漏极可以分别与电源电路的输入端和输出端相连(例如,功率管的源极与电源电路的输入端相连,功率管的漏极与电源电路的输出端相连),功率管的栅极与控制电路相连,控制电路中可以包括计时器以及能够产生时钟信号的电路(例如,包括晶体振荡器),其中,产生的时钟信号可以是矩形脉冲信号。

在电源电路上电之后,在每个控制周期的起始时刻(第一时间段的起始时刻),可以控制电源电路的功率管处于打开状态,以导通电源电路的输入和输出之间的电路,使得电源电路的输出电压等于电源电路的输入电压(即,Vout=Vin)。

在打开功率管的同时,可以启动定时器,该定时器的定时时间为第一时间段的时长(固定时长,例如,10ms)。定时器的定时时间可以根据时钟信号的脉冲个数进行确定,此时的计时器可以是计数器。在定时器的定时时间到达时(例如,计数器个数达到预定个数),可以关断功率管,以控制电源电路的输出电压为零。

例如,电源电路上电后首先将功率管打开,计数器开始计数,持续on time时间后功率管关断。

通过本实施例,在当前控制周期的起始时刻打开功率管并启动计时器,并在计时时间到达时关断功率管,可以保证固定时间计时的准确定,进而保证输出电压有效值的稳定性。

由于第二时间段的时长可变,与电源电路的输入电压值正相关,为了保证第二时间段时长确定的准确性,可以首先获取电源电路的输入电压。

作为一种可选的实施方案,在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;根据采集到的第一输入电压值,以及第一输入电压与目标放大器的参考电压之间的对应关系,将目标放大器的参考电压调整为与第一输入电压值对应的参考电压的参考电压值。

电源电路可以包括目标放大器(例如,可以是比较器),可以包括两个输入端(同相输入端和反相输入端)和一个输出端,在同相输入端的输入电压高于反相输入端的输入电压时,目标放大器的输出端的输出为一个高电平,在同相输入端的输入电压低于反相输入端的输入电压时,目标放大器的输出端的输出为一个低电平。

目标放大器的反相输入端的输入为参考电压,同相输入端的输入为第二输入电压,在第二输入电压的第二输入电压值大于或者等于参考电压的参考电压值的情况下,通过目标放大器的第二输出电压驱动功率管进入到打开状态。

目标放大器的第二输入电压的初始电压可以为初始电压值,并在第二时间段的起始时刻(第一时间段的结束时刻)开始由初始电压值逐渐增加到目标电压值(初始电压值小于或者等于参考电压值,目标电压值大于或者等于参考电压值),以控制在第二时间段的结束时刻能够控制目标放大器输出高电平,从而驱动功率管进入到打开状态,进入到下一个控制周期。

由于第二周期的目标时长与第一输入电压值呈线性正相关,为了保证第二输入电压由初始电压值增长到目标电压值的时间,可以根据第一输入电压的第一输入电压值确定参考电压的参考电压值。

为了确定参考电压的参考电压值,可以在第一时间段内,采集(周期性采集,或者,在计数器的最后一次计数时采集)电源电路的输入电压的输入电压值(第一输入电压值),并根据第一输入电压与参考电压的对应关系,确定与采集到的第一输入电压值对应的参考电压值,如果在第一时间段内采集到的第一输入电压的电压值有变化,则根据上述对应关系,确定的参考电压的参考电压值也会发生变化。

在第一时间段结束之后,参考电压的参考电压值也可以确定。在第二时间段内,可以控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值。

通过本实施例,通过在第一时间段内采集第一输入电压的电压值并根据采集到的电压值确定目标放大器的参考电压的参考电压值,可以保证目标时长确定的准确性,进而保证输出电压有效值的稳定性。

控制第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值的方式可以有多种,可以包括但不限于:通过数据选择器控制第二输入电压的电压值的上升。

作为一种可选的实施方案,在第二时间段内,控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值包括:从数据选择器的输入端的一组输入电压中,按照输入电压由小到大的顺序每隔预定时间间隔选择一个输入电压输出到数据选择器的输出端,直到数据选择器的输出端的第三输出电压为目标电压值,其中,第三输出电压的初始值为初始电压值,数据选择器的输出端与目标放大器与第二输入电压对应的输入端相连。

数据选择器为根据给定的输入地址代码,从一组输入信号中选出特定的一个送至输出端的组合逻辑电路。数据选择器的输入端对应于一组输入电压,该一组输入电压从最小值到最大值依次增加(由Vmin增加到 Vmax),相邻的两个输入电压的电压差值可以相同,均为预定电压值,初始电压值可以与最小值相同,也可以大于该最小值。

在第二时间段内,可以通过控制逻辑,从上述一组输入电压中,按照输入电压由小到大的顺序每隔预定时间间隔选择一个输入电压输出到输出端,选择的第一个输入电压为初始电压值,选择的最后一个输入电压为目标电压值。

其中,预定时间间隔以及选择的两个输入电压的电压差值可以预先设定,从而可以保证在选择的输入电压为目标电压值时,需要的时间为目标时长。

通过本实施例,通过数据选择器控制第二输出电压的输出电压值的增长,可以保证控制目标时长的准确性。

需要说明的是,第一输入电压与参考电压的对应关系可以预先设定,也可以根据采集到的第一输入电压值进行实时计算。

作为一种可选的实施方案,在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,可以确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;确定与多个周期时长对应的参考电压的多个参考电压值;对多个输入电压值和多个参考电压值进行线性化,得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系。

在输出有效值/输入有效值的比值较高(特别是接近1)的情况下,根据公式(4)可以得到公式(5),

假设Vo_rms/Vi接近1,则可以得到公式(6):

因此,可以确定dT和dVi的对应关系为公式(7)所示:

由此可知,为保证Vo_rms恒定,当输出有效电压值/输入有效电压值比较大,特别是接近1时,采用on time固定的方式,周期T和输入电压Vi存在线性关系。

由此,可以通过以下步骤得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系:

步骤1,根据确定的输出有效电压值,固定功率管的on time时间,然后计算不同的输入电压所对应的功率管开关周期T,即,输入电压Vs周期T的映射关系。

步骤2,将第二步得到的输入电压Vs周期T的映射关系中的周期T 在输入电压范围内线性化,得到T=f(Vin)的线性函数。

步骤3,将周期T换算成电路中的实际电压值,即设计出VT=f(T)的线性函数,结合第二步得到的T=f(Vin)的函数,最终得到一个可用电路实现的VT=f(Vin)的函数。

例如,当电池电压在3.2V~4.2V工作时,输出电压有效值保持在恒定的3.5V,一旦输入电压低于3.5V,电路工作在100%duty下。对于如图8 和图9所示的电路,对输入电压、输出电压等数据的处理过程可以如表1 所示。结合表1,首先将Vin进行了线性分段(分段数可以根据设计精度要求调整),然后计算理想的duty,同时设定了on time为10ms(on time时间可以根据设计者的需求调整),计算出精确的周期T,然后计算前后周期T之间的差值,将这些差值平均化,即线性化,差值的平均值应该可以从公式(7)近似得到。在得到这些周期差值的平均值时,就可以将原来理想的周期线性化,从而得到线性化之后的Vo_rms2,从表1的结果来看,线性化之后的Vo_rms2与理想的Vo_rms2很接近,精度很高。此外,为了电路的实现,表1最后一列列出了分段后Vin(参考电压)对应的电压值,也都是线性的。

表1

需要说明的是,参考电压的电压值不是固定的,与图8中所示的Vref0有关,可以根据实际的电路中的元器件(例如,场效应管m1~m10,电阻 R1~R4、RR00~RR33等)以及器件参数、输入参数(如,参考电压Vref0、 Vref1等)等确定。

结合图9可知,可以确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值(V0~V32),其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;根据目标电压值(Vo_rms2)和固定时长(on Time),确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长(理想周期T),其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;确定与多个周期时长对应的参考电压的多个参考电压值(参考电压的电压值);对多个输入电压值和多个参考电压值进行线性化,得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系。

通过本实施例,通过预先获取第一输入电压与参考电压的对应关系,可以减小计算资源的占用,提高输出电压控制的效率。

在进行输出电压控制时,作为一种可选的实施方案,可以在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;根据第一输入电压与控制周期的周期时长之间的对应关系,确定与第一输入电压值对应的当前控制周期的目标周期时长;根据目标周期时长以及固定时长,确定出第二时间段的目标时长;在第一时间段后的目标时长内,控制电源电路的第一输出电压为零。

在当前控制周期的第一时间段内,可以采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值,采集的方式与前述类似,在此不作赘述。

在得到第一输入电压的第一输入电压值之后,可以根据第一输入电压与控制周期的周期时长(或者,第二时间段的时长)之间的对应关系,确定与第一输入电压值对应的当前控制周期的目标周期时长(或者,目标时长)。目标周期时长包括:固定时长和目标时长,根据确定的目标周期时长,可以得到目标时长(目标周期时长与固定时长的差值)。第一输入电压与控制周期的周期时长(或者,第二时间段的时长)的对应关系可以预先设定,也可以根据采集到的第一输入电压值进行实时计算。

在得到目标时长之后,在第一时间段后的目标时长内(第二时间段),控制电源电路的第一输出电压为零。例如,可以通过设置计时器的计时时间为目标时长(例如,可以通过软件配置的方式),在第一时间段的技术时刻,启动该计时器,在计数器的计时时间内,控制第一输出电压为零(例如,关断功率管),并在计数时间到达时,重新控制第一输出电压为第一输入电压。

通过本实施例,根据第一输入电压确定第二时间段的目标时长,可以保证目标时长确定的准确性,进而保证输出电压有效值的稳定性。

对于预先存储第一输入电压与控制周期的时长(或者,第二时间段的时长)之间对应关系的场景,作为一种可选的实施方案,在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,可以确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;对多个输入电压值和多个周期时长进行线性化,得到第一输入电压与控制周期的对应关系。

确定多个输入电压值和多个周期时长、以及对多个输入电压值和多个周期时长进行线性化的方式与前述类似,在此不作赘述。

通过本实施例,通过预先获取第一输入电压与控制周期的时长之间的对应关系,可以减小计算资源的占用,提高输出电压控制的效率。

作为一种可选的实施方案,在第一输入电压的第一输入电压值小于或者等于目标电压值的情况下,第二时间段的目标时长为零。

随着使用时间的增加,输入电压会逐渐减小。如果输入电压的电压值小于预期的输出电压有效值,则可以确定第二时间段的时长为零,以便尽可能的保证输出电压有效值接近预期的有效值。

通过本实施例,在第一输入电压值小于或者等于目标电压值时,将第二时间段的时长置为零,可以避免输出电压的误差,保证输出电压的有效性。

需要说明的是,在电源电路的输出电压有效值为目标电压值的情况下,还可以控制输出电路的输出负载保持不变,从而使得电源电路的输出功率保持不变。

下面结合可选实施例对上述输出电压的控制方法进行说明。

本示例的输出电压的控制方法是一种采用脉冲宽度调制(Pulse Width Module,简称为PMW)方式,不需要反馈和补偿的简单有效的,高精度的恒电压Vo_rms 2输出的方案,克服了工艺偏差对恒电压Vo_rms 2输出的影响较大或者实现电路过于复杂的问题,同时又不需要反馈,避免了对电路进行补偿,因而可以使用很少的资源,达到输出电压Vo_rms 2恒定的目的,也保证了恒电压Vo_rms 2输出的高精度。

本示例中的输出电压的控制方法可以应用于如图10所示的系统结构中,采用的可以是如图8和图9所示的电路结构,其中,

模块A:Vin sense,用于对输入电压进行采样;

模块B:用于对Vin进行线性化,根据实际精度的要求,对Vin进行线性分段;

模块C:用于固定on time时间(打开时间),根据不同的Vin,计算出对应的周期T(控制周期的周期时长);

模块D:用于根据公式(7),对周期T进行线性化;

模块E,模块B,D的结果存在一一对应的关系,模块E用于根据这种一一对应的映射关系决定功率管开关;

模块F:用于对功率管的开关提供驱动。

注:Mp为能够通过大电流的功率管。

其中,模块A可以采用传统的电阻串的方式可以对输入电压进行采样,而模块B~E则是利用本公式(7),将线性化之后的输入电压与线性化之后的周期T做一一对应的操作,使得功率管可以按照模块E控制的开关状态工作之后,能够达到Vo_rms 2恒定的目的。

结合图11,在本示例的输出电压的控制方法中,首先对Vin进行采样,然后根据表1最后一列与Vin对应的电路电压值,对Vin进行线性化,得到与Vin一一对应的Vref1,同时给出一组等差数列增长的基准电压V0~V32。如图10所示,上电后首先将功率管打开,计数器开始计数,持续on time 时间后功率管关断,然后随着计数器计数的线性增加,mux(数据选择器) 的输出不断从V0向V32选择,将mux输出值与和Vin对应的Vref1进行比较,当mux输出值大于Vref1时重新打开功率管,再次持续on time时间后关断功率管,然后再比较mux输出和Vref1的大小,以此类推,周而复始的工作,保证Vo_rms2恒定。一旦Vin发生变化之后,功率管ontime不变,但是off time根据Vin的变化而变化,从而可以保证Vo_rms2恒定。

通过本示例,可以不需要担心工艺偏差带来的恒定输出电压Vo_rms 2精度的问题,也不需要担心存在环路而需要补偿的问题,同时对于功率管开关的频率没有要求和限制,占用的资源相对比较少,可以通过简单、有效的实现方式达到了输出电压Vo_rms 2恒定的目的。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如 ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

根据本申请实施例的另一个方面,还提供了一种用于实施上述输出功率的控制方法的输出功率的控制装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的,术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图12是根据本申请实施例的一种可选的输出功率的控制装置的结构框图,如图12所示,该装置包括:

(1)第一控制单元1202,用于在当前控制周期的第一时间段内,控制所述电源电路的第一输出电压为所述电源电路的第一输入电压,其中,所述第一时间段的时长为固定时长;

(2)第二控制单元1204,与第一控制单元1202相连,用于在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

可选地,第一控制单元1202可以用于执行上述方法实施例中的步骤 S702,第二控制单元1204可以用于执行上述方法实施例中的步骤S704。

作为一种可选的实施方案,第一控制单元1202包括:

(1)第一控制模块,用于在第一时间段的起始时刻,控制电源电路的功率管处于打开状态,并启动计时器开始计时,其中,处于打开状态的功率管用于导通电源电路的输入和输出之间的电路,计时器的计时时间为固定时长;

(2)第二控制模块,用于在计时器的计时时间达到时,控制功率管处于关断状态,其中,处于关断状态的功率管用于关断电源电路的输入和输出之间的电路。

作为一种可选的实施方案,上述装置还包括:第一采集单元和调整单元,第二控制单元包括:第三控制模块,其中,

(1)第一采集单元,用于在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;

(2)调整单元,用于根据采集到的第一输入电压值,以及第一输入电压与目标放大器的参考电压之间的对应关系,将目标放大器的参考电压调整为与第一输入电压值对应的参考电压的参考电压值;

(3)第三控制模块,用于在第二时间段内,控制目标放大器的第二输入电压的第二输入电压值由初始电压值上升到目标电压值,其中,初始电压值小于或者等于参考电压值,目标电压值大于或者等于参考电压值,在第二输入电压值大于或者等于参考电压值的情况下,通过目标放大器的第二输出电压驱动功率管进入到打开状态,第二输入电压由初始电压值上升到目标电压值所需的时间为第二时间段的目标时长,目标时长与第一输入电压值线性正相关。

作为一种可选的实施方案,第三控制模块包括:

选择子模块,用于从数据选择器的输入端的一组输入电压中,按照输入电压由小到大的顺序每隔预定时间间隔选择一个输入电压输出到数据选择器的输出端,直到数据选择器的输出端的第三输出电压为目标电压值,其中,第三输出电压的初始值为初始电压值,数据选择器的输出端与目标放大器与第二输入电压对应的输入端相连。

作为一种可选的实施方案,上述装置还包括:

第一确定单元,用于在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;

第二确定单元,用于根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;

第三确定单元,用于确定与多个周期时长对应的参考电压的多个参考电压值;

第一线性化单元,用于对多个输入电压值和多个参考电压值进行线性化,得到第一输入电压与参考电压之间的对应关系。

作为一种可选的实施方案,上述装置还包括:第二采集单元,第四确定单元和第五确定单元,第二控制单元包括:第四控制模块,其中,

第二采集单元,用于在当前控制周期的第一时间段内,采集电源电路的第一输入电压的第一输入电压值;

第四确定单元,用于根据第一输入电压与控制周期的周期时长之间的对应关系,确定与第一输入电压值对应的当前控制周期的目标周期时长;

第五确定单元,用于根据目标周期时长以及固定时长,确定出第二时间段的目标时长;

第四控制模块,用于在第一时间段后的目标时长内,控制电源电路的第一输出电压为零。

作为一种可选的实施方案,上述装置还包括:

第六确定单元,用于在控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压之前,确定与第一输入电压对应的预定输入电压范围内的多个输入电压值,其中,多个输入电压值为一组按照等差数列增加的输入电压值;

第七确定单元,用于根据目标电压值和固定时长,确定与多个输入电压值对应的控制周期的多个周期时长,其中,多个输入电压值与多个周期时长一一对应;

第二线性化单元,用于对多个输入电压值和多个周期时长进行线性化,得到第一输入电压与控制周期的对应关系。

作为一种可选的实施方案,在第一输入电压的第一输入电压值小于或者等于目标电压值的情况下,第二时间段的目标时长为零。

需要说明的是,上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的,对于后者,可以通过以下方式实现,但不限于此:上述模块均位于同一处理器中;或者,上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

根据本申请实施例的又一方面,还提供了一种存储介质,该存储介质中存储有计算机程序,其中,该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地,在本实施例中,上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序:

S1,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;

S2,在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

可选地,在本实施例中,上述存储介质可以包括但不限于:U盘、只读存储器(Read-Only Memory,简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,该存储器中存储有计算机程序,该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地,上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备,其中,该传输设备和上述处理器连接,该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地,在本实施例中,上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤:

S1,在当前控制周期的第一时间段内,控制电源电路的第一输出电压为电源电路的第一输入电压,其中,第一时间段的时长为固定时长;

S2,在当前控制周期的第二时间段内,控制电源电路的第一输出电压为零,以使电源电路在当前控制周期内的总的输出电压有效值为目标电压值,其中,第二时间段的目标时长与第一输入电压的第一输入电压值正相关。

可选地,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。

显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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