BUCK电路的电流校准方法、校准设备及存储介质与流程

buck电路的电流校准方法、校准设备及存储介质
技术领域
1.本发明属于电源技术领域，尤其涉及一种buck电路的电流校准方法、校准设备及存储介质。


背景技术：

2.buck电路，又称为降压电路，被广泛应用于充电电路中，可用于为电池充电。图1示出了buck电路的电路原理图。实际应用中，通常采用dma采样方式或中点采样方式对buck电路的输出电流进行采样，并依此对输出电流(充电电流)进行控制。由于dma采样方式的采样点较多，会占用控制器较多的内存，且控制稍有滞后，因而采用中点采样方式更受青睐。
3.然而，当需要使用buck电路为不同电池充电时，由于充电电压的改变，会使得buck电路工作在dcm(discontinuous conduction mode，非连续导通模式)模式。当buck电路工作在dcm模式时，由于一个周期内存在一段时间电感电流为0，因此中点采样方式采集得到的输出电流与实际输出电流存在偏差，需进行单一曲线校准后使用。校准后，若输入电压或输出电压发生变化，电流仍然会出现偏差，无法保证恒流充电。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种buck电路的电流校准方法、校准设备及存储介质，以解决现有技术中输入电压或输出电压变化时，中点采样电流不准确，不能保证恒流充电的问题。
5.本发明实施例的第一方面提供了一种buck电路的电流校准方法，buck电路工作在dcm模式；上述方法包括：
6.获取buck电路的输入电压及输出电压；
7.根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；
8.根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。
9.本发明实施例的第二方面提供了一种buck电路的电流校准装置，buck电路工作在dcm模式；上述装置包括：
10.电压获取模块，用于获取buck电路的输入电压及输出电压；
11.补偿系数确定模块，用于根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；
12.电流校准模块，用于根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。
13.本发明实施例的第三方面提供了一种校准设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面提供的buck电路的电流校准方法的步骤。
14.本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提供的buck
电路的电流校准方法的步骤。
15.本发明实施例提供了一种buck电路的电流校准方法、校准设备及存储介质，上述方法包括：获取buck电路的输入电压及输出电压；根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。本发明实施例根据输入电压及输出电压对中点采样得到的电流进行实时补偿，使得buck电路在dcm模式的全范围电压下的电流采样精度大大提高，无需采用dma采样方式进行电流采样以提高采样精度，从而可以降低采样延时，进而更稳定地实现恒流充电。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是buck电路的电路原理图；
18.图2是buck电路工作在dcm模式时关键元件的波形图；
19.图3是本发明实施例提供的一种buck电路的电流校准方法的实现流程示意图；
20.图4是本发明实施例提供的buck电路的电流校准装置的示意图；
21.图5是本发明实施例提供的校准设备的示意图。
具体实施方式
22.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
23.为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
24.图1示出了buck电路的电路原理图。当开关管驱动信号为高电平时，开关管q1导通，储能电感l1被充磁，流过储能电感l1的电流线性增大，同时给电容c1充电，给负载r1供能。当开关管驱动信号为低电平时，开关管q1断开，储能电感l1通过二极管d1放电，流过储能电感l1的电流线性减小，同时电容c1放电，给负载r1供能。
25.buck电路具有三种工作模式：
26.ccm(continuousconduction mode，连续导通模式)，在一个开关周期内，储能电感l1的电流不会到0。
27.bcm(boundary conduction mode，边界或边界线导通模式)，储能电感l1电流为0立即关闭开关管q1，开关周期动态，频率变化。
28.dcm(discontinuous conduction mode，非连续导通模式)，在一个开关周期内，储能电感l1的电流总会到0。
29.现有技术中，buck电路作为充电电路使用通常采用dcm模式，其关键元件的波形图参考图2。dcm模式时，在一个开关周期内，有一段时间储能电感l1的电流归零。
30.采用buck电路为电池恒流充电时，通常需采样充电电流。现在技术中通常采用中
点采样法对充电电流(buck电路的输出电流)进行采样，也即在驱动信号高电平的中间时刻(t
on
/2)进行采样，采样点数少，dsp资源占用较少，且采样控制快。但由于一个周期内有一段时间储能电感l1的电流归零，因此，需对采样得到的电流i'o进行修正，得到实际电流io，t为驱动信号的开关周期。
31.但随着充电的进行，buck电路的输出电压或输入电压若发生变化，td时长也会发生变化，上述修正公式不再适用，从而导致采样电流与实际电流偏差较大，影响采样的准确性，进而无法保证恒流充电。
32.基于以上问题，参考图3，本发明实施例提供了一种buck电路的电流校准方法，buck电路工作在dcm模式；上述方法包括：
33.s101：获取buck电路的输入电压及输出电压；
34.s102：根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；
35.s103：根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。
36.由于采样电流与实际电流的偏差与输入电压及输出电压有关，本发明实施例中根据输入电压及输出电压对采样得到的电流实时进行校准修正，使得buck电路在dcm模式的全范围电压下的电流采样精度大大提高，无需采用dma采样方式进行电流采样以提高采样精度，从而可以降低采样延时，进而更稳定地实现恒流充电。
[0037][0038]
一些实施例中，s102可以包括：
[0039]
s1021：获取buck电路的驱动信号占空比；
[0040]
s1022：根据驱动信号占空比、输入电压及输出电压，确定电流补偿系数。
[0041]
一些实施例中，s1022可以包括：
[0042]
1、根据驱动信号占空比、输入电压及输出电压，由第一公式计算得到电流补偿系数；
[0043]
第一公式可以为：
[0044][0045]
其中，d为驱动信号占空比，u
in
为输入电压，u0为输出电压。
[0046]
本发明实施例中，参考图1及图2，当开关管q1导通时(t
on
时段内)，储能电感l1的压降u
l1
＝u
in-uo；储能电感l1的峰值电流δi的计算公式为：
[0047][0048]
当开关管q1断开时，储能电感l1续流时(td时段内)，储能电感l1的压降u
l2
＝uo；当储能电感l1续流完成时，储能电感l1的压降及电流均为0。
[0049]
由电感伏秒平衡法可知，u
l1
*t
on
＝u
l2
*td，则可以得到：
[0050][0051]
一个开关周期内，buck电路的平均输出电流i0的计算公式为：
[0052][0053]
将公式(3)代入公式(4)可以得到:
[0054][0055]
当采用中点采样时，实际采样得到的电流结合公式(5)可以得到：
[0056][0057]
当buck电路工作在dcm模式下时，实际电流和采样电流不一致，实际电流io的计算公式为：
[0058][0059]
由此可知，采样电流i'o乘以一个系数即可计算得到实际电流值。因此，本发明实施例中可以将作为补偿系数，乘以采样电流得到buck电路的实际电流值，计算过程简单，计算结果准确，可保证稳定buck电流稳定的恒流输出。
[0060]
一些实施例中，s103可以包括：
[0061]
s1031：将采样得到的buck电路的输出电流乘以电流补偿系数，得到目标输出电流。
[0062]
基于以上，本发明实施例中，根据输入电压及输出电压确定电流补偿系数，进而将采样电流乘以电流补偿系数，得到目标输出电流，也即实际输出电流，计算过程简单，计算得到的目标输出电流准确。
[0063]
一些实施例中，在s1021之前，s102还可以包括：
[0064]
s1023：在预设时段内，获取得到多个buck电路的控制环路的占空比，形成第一序列；
[0065]
s1024：对第一序列进行滤波，得到滤波后的第一序列；
[0066]
s1025：确定滤波后的第一序列中各个元素的平均值，并将平均值作为buck电路的驱动信号占空比。
[0067]
本发明实施例中个，可以直接利用控制环路的占空比得到buck电路的驱动信号占空比。由于控制环路的控制过程很精细，占空比实时变化，因此，为提高精度，本发明实施例采集预设时段内的多个占空比，将滤波后的平均值作为buck电路的驱动信号占空比，精度高，获取简单。
[0068]
一些实施例中，在s1021之前，s102还可以包括：
[0069]
s1026：根据输入电压及输出电压，由第二公式计算得到buck电路的驱动信号占空比；
[0070]
第二公式可以为：
[0071][0072]
其中，d为驱动信号占空比，l为buck电路的电感值，u
in
为输入电压，u0为输出电压，i
r0
为额定输出电流，t为驱动信号周期。
[0073]
本发明实施例中，还可以直接根据输入电压和输出电压确定buck电路的驱动信号占空比，无需获取控制环路占空比。
[0074]
参考图1及图2，由公式(2)，流过储能电感的峰值电流buck电路恒流充电，由公式(5)，实际输出电流结合公式(2)和公式(5)可以得到：
[0075][0076]
buck电路恒流充电，则由公式(9)可以得到：
[0077][0078]
基于以上，本发明实施例中，当输入电压和/或输出电压变化时，驱动信号占空比变化，电流补偿系数计算公式中的d也随之变化。
[0079]
进一步的，若恒流充电，由公式(8)及公式(1)可以得到，电流补偿系数的计算公式可以为：
[0080][0081]
本发明实施例中，也可仅根据输入电压及输出电压确定电流补偿系数，无需获取驱动信号占空比，计算过程更简单。
[0082]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
[0083]
参考图4，对应于上述实施例，本发明实施例还提供了一种buck电路的电流校准装置，buck电路工作在dcm模式；上述装置包括：
[0084]
电压获取模块21，用于获取buck电路的输入电压及输出电压；
[0085]
补偿系数确定模块22，用于根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；
[0086]
电流校准模块23，用于根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。
[0087]
一些实施例中，补偿系数确定模块22可以包括：
[0088]
占空比获取单元221，用于获取buck电路的驱动信号占空比；
[0089]
补偿系数输出单元222，用于根据驱动信号占空比、输入电压及输出电压，确定电
流补偿系数。
[0090]
一些实施例中，补偿系数输出单元222具体用于：
[0091]
根据驱动信号占空比、输入电压及输出电压，由第一公式计算得到电流补偿系数；
[0092]
第一公式可以为：
[0093][0094]
其中，d为驱动信号占空比，u
in
为输入电压，u0为输出电压。
[0095]
一些实施例中，电流校准模块23可以包括：
[0096]
校准单元231，用于将采样得到的buck电路的输出电流乘以电流补偿系数，得到目标输出电流。
[0097]
一些实施例中，补偿系数确定模块22还可以包括：
[0098]
第一序列获取单元223，用于在预设时段内，获取得到多个buck电路的控制环路的占空比，形成第一序列；
[0099]
滤波单元224，用于对第一序列进行滤波，得到滤波后的第一序列；
[0100]
第一结果输出单元225，用于确定滤波后的第一序列中各个元素的平均值，并将平均值作为buck电路的驱动信号占空比。
[0101]
一些实施例中，补偿系数确定模块22还可以包括：
[0102]
第二结果输出单元226，用于根据输入电压及输出电压，由第二公式计算得到buck电路的驱动信号占空比；
[0103]
第二公式可以为：
[0104][0105]
其中，d为驱动信号占空比，l为buck电路的电感值，u
in
为输入电压，u0为输出电压，i
r0
为额定输出电流，t为驱动信号周期。
[0106]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将校准设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0107]
图5是本发明一实施例提供的校准设备的示意框图。如图5所示，该实施例的校准设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个buck电路的电流校准方法实施例中的步骤，例如图3所示的步骤s101至s103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述buck电路的电流校准装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示模块21至23的功能。
[0108]
示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本技术。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在校准设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成电压获取模块21、补偿系数确定模块22及电流校准模块23。
[0109]
电压获取模块21，用于获取buck电路的输入电压及输出电压；
[0110]
补偿系数确定模块22，用于根据输入电压及输出电压，确定电流补偿系数；
[0111]
电流校准模块23，用于根据电流补偿系数对采样得到的buck电路的输出电流进行校准，得到目标输出电流。
[0112]
其它模块或者单元在此不再赘述。
[0113]
校准设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是校准设备的一个示例，并不构成对校准设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如校准设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
[0114]
处理器40可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0115]
存储器41可以是校准设备的内部存储单元，例如校准设备的硬盘或内存。存储器41也可以是校准设备的外部存储设备，例如校准设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器41还可以既包括校准设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及校准设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0116]
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。
[0117]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0118]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的校准设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的校准设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0119]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0120]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0121]
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
[0122]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。