一种抑制开关电源温度漂移的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种抑制开关电源温度漂移的方法。
【背景技术】
[0002] 自20世纪50年代以来，经过近几十年的发展，开关电源逐步取代了传统的相控稳 压电源。70年代末国外首先研制成脉宽调制（PWM)控制器集成电路[1]，使得开关电源的 发展在集成化方向有了一个更大的突破。电力电子器件的发展给电力电子技术的发展提供 了必要条件，也促进了开关电源的迅速发展，开关电源的频率进一步提高，使得电源体积更 小，重量更轻，功率密度也得到了进一步提升。IGBT的出现让仅适用于小功率场合的开关电 源在中大功率直流电源也得以发挥。20世纪90年代，开关电源在生活电子和日常家用电器 领域得到了快速发展。
[0003] 开关电源为各类设备提供必要的电力能量来源，是各种带电设备正常运行必不可 少的条件。在现代社会大规模工业化生产以及现代城市快节奏的生活中，对电源设备运行 的安全可靠性的要求越来越高。相比传统的相控稳压电源，开关电源在效率，稳定性，体积 等方面都有很大的优势，但开关电源也面临着一些技术难题，如温度漂移等，温度漂移是开 关电源在宽温范围内工作时经常遇到的技术难题，它影响了开关电源的输出稳定性，降低 了开关电源的整体性能，所以对在宽温范围下，仍可以稳定工作的高信赖性开关电源的研 制变得越发重要。高信赖性电源设备能够在各种苛刻环境下依然保持其高度的可靠性和系 统运行的稳定性，除了为带电设备的正常运行提供必要的电力，也是各种社会生产、生活场 合设备安全运行的关键基石，对高效、稳定、安全的社会生产、生活活动具有极其重要的意 义。
[0004] 在一些温度补偿技术的相关文献中提出了一种利用NTC热敏电阻检测环境温度， 通过模拟器件与NTC热敏电阻的配合来补偿温漂，相比风机和自然冷却，这种设计方法比 较经济简单，利用电路的硬件设计来对温度进行补偿，减小了风机所占的体积，降低了成 本，但是由于模拟器件本身受温度漂移的影响较大，器件特性的不一致性等，由它设计的温 漂补偿可靠性得不到保证，同时模拟器件的补偿设计一旦完成就很难再更改，缺乏灵活性， 而且文献中提到的温度补偿是对高温条件下的补偿，并没有考虑低温条件下的温漂补偿。
【发明内容】
[0005] 解决上述技术问题，本发明提供了一种抑制开关电源温度漂移的方法，该方法运 用于一包括有PWM模块、ADC模块、比较器和数字PID调节模块的装置中，通过数字PID调节 模块建立神经网络参数模型，根据宽温环境下温漂的规律，利用神经网络建立参数模型，训 练得到PWM驱动占空比Δ d的温漂补偿数据查询表，从而基于该查询表更快速的对电源的 温漂进行补偿，计算得到改变占空比，并依据比较器的比较结果获得改变输出直流电压值， 采用简洁、有效的单周期调制模式调制策略。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种抑制开关电源温度漂移的方 法，运用于抑制开关电源温度漂移的装置，该装置包括PWM模块、ADC模块、比较器和数字 PID调节模块，该方法包括以下步骤：
[0007] ADC模块打开中断程序，并将采集到的温度值转换为输出直流电压值发送至比较 器，
[0008] 比较器将采集到的输出直流电压值与设定值进行比较，并将比较结果发送至数字 PID调节模块，
[0009] 数字PID调节模块接收来自比较器的比较结果，并利用BP神经网络，计算出驱动 MOSFET管的PWM值的改变占空比D，
[0010] 判断改变占空比D彡最大占空比Dmax是否成立，若是，直接赋值改变占空比D = Dmax，再执行下一步，否则直接执行下一步，
[0011] 根据改变占空比D改变输出直流电压值，ADC模块中断程序结束，并返回执行第一 步。
[0012] 进一步的，所述数字PID调节模块计算改变占空比D的具体步骤包括：
[0013] 数字PID调节模块接收来自比较器的比较结果，计算出驱动MOSFET管的PWM值的 改变量，
[0014] 同时数字PID调节模块根据宽温环境下温漂的规律，利用BP神经网络建立参数模 型，训练得到温漂补偿数据查询表，
[0015] 根据温漂补偿数据查询表查询得到相应的补偿占空比Λ d，
[0016] 进而结合改变量计算出驱动占空比IV，后级的输入电压为Vin，由BUCK电路的工 作原理得：V in*D' =Vqut
[0017] 由输出Vtm的偏差，可以求出需要补偿的占空比：
[0018] Ad= (Vout-24)/Vin
[0019] 将补偿的占空比Ad与原来的占空比D叠加得到校正后的改变占空比D :
[0020] D = Dr +Ad〇
[0021] 更进一步的，利用BP神经网络建立参数模型，训练得到温漂补偿数据查询表的步 骤具体包括以下步骤：
[0022] 设计BP神经网络的输入层神经元数为1个，输入层神经元为电源稳定输出的电压 值，构建一个一输入一输出的BP神经网络，
[0023] 该BP神经网络共三层，输入层，隐含层和输出层，隐含层节点数估计值公式为：
【主权项】
1. 一种抑制开关电源温度漂移的方法，运用于抑制开关电源温度漂移的装置，该装置 包括PWM模块、ADC模块、比较器和数字PID调节模块，其特征在于：该方法包括以下步骤： ADC模块打开中断程序，并将采集到的温度值转换为输出直流电压值发送至比较器， 比较器将采集到的输出直流电压值与设定值进行比较，并将比较结果发送至数字PID 调节模块， 数字PID调节模块接收来自比较器的比较结果，并利用BP神经网络，计算出驱动MOSFET管的PWM值的改变占空比D， 判断改变占空比D彡最大占空比Dmax是否成立，若是，直接赋值改变占空比D=Dmax，再 执行下一步，否则直接执行下一步， 根据改变占空比D改变输出直流电压值，ADC模块中断程序结束，并返回执行第一步。
2. 根据权利要求1所述的一种抑制开关电源温度漂移的方法，其特征在于：所述数字 PID调节模块计算改变占空比D的具体步骤包括： 数字PID调节模块接收来自比较器的比较结果，计算出驱动MOSFET管的PWM值的改变 量， 同时数字PID调节模块根据宽温环境下温漂的规律，利用BP神经网络建立参数模型， 训练得到温漂补偿数据查询表， 根据温漂补偿数据查询表查询得到相应的补偿占空比Ad， 进而结合改变量计算出驱动占空比D'，后级的输入电压为VIN，由BUCK电路的工作原 理得：vin*d' =V0UT 由输出VOTT的偏差，可以求出需要补偿的占空比： Ad= (Vout-24)/Vin 将补偿的占空比Ad与原来的占空比D叠加得到校正后的改变占空比D:D=N+Ad。
3. 根据权利要求1所述的一种抑制开关电源温度漂移的方法，其特征在于：利用BP神 经网络建立参数模型，训练得到温漂补偿数据查询表的步骤具体包括以下步骤： 设计BP神经网络的输入层神经元数为1个，输入层神经元为电源稳定输出的电压值， 构建一个一输入一输出的BP神经网络， 该BP神经网络共三层，输入层，隐含层和输出层，隐含层节点数估计值公式为：
式中：M--输入层神经元数目； Q一一隐含层神经元数目； L一一输出层神经元数目；a--1~10之间的常数。 选定隐含层激励函数为Sigmoid函数，简称S函数，即
S函数取值通常介于0-1之间。
【专利摘要】本发明涉及开关电源技术领域，具体涉及一种抑制开关电源温度漂移的方法。该方法运用于一包括有PWM模块、ADC模块、比较器和数字PID调节模块的装置中，通过数字PID调节模块建立神经网络参数模型，根据宽温环境下温漂的规律，利用神经网络建立参数模型，训练得到PWM驱动占空比Δd的温漂补偿数据查询表，从而基于该查询表更快速的对电源的温漂进行补偿，计算得到改变占空比，并依据比较器的比较结果获得改变输出直流电压值，采用简洁、有效的单周期调制模式调制策略。
【IPC分类】H02M1-32, H02M1-08
【公开号】CN104779779
【申请号】CN201510176267
【发明人】彭彦卿, 王枫, 王进军, 陈李清, 张辑, 邱一卉
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月15日