一種可切換移相控制和脈寬控制的DC‑DC電路設計方法與流程
2024-03-07 03:12:15
本發明涉及一種可切換移相控制和脈寬控制的dc-dc電路設計方法，屬於通用伺服器供電技術領域。
背景技術：
目前全球的能源問題越來越嚴重，在我國用電問題變得越來越受重視。伺服器對電源效率規格要求越來越高，針對電源效率問題，開關電源拓撲dc-dc部分從硬開關變成了軟開關，現在開發設計人員提高電源效率的方法主要體現在器件性能的提升。
但是，當前工程師對電源拓撲本身的修改已經少之又少，無法滿足低負載條件下伺服器對電源效率的要求。因此，迫切需要一種能夠提高低負載條件下效率的dc-dc電路設計方法。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供了一種可切換移相控制和脈寬控制的dc-dc電路設計方法，能夠提高低負載條件下的效率。
本發明解決其技術問題採取的技術方案是：一種可切換移相控制和脈寬控制的dc-dc電路設計方法，其特徵是，首先對負載進行偵測，然後判斷負載的大小，根據不同的負載對dc-dc電路採用pwm控制方式或移相控制方式。
進一步地，所述的方法包括以下步驟：
1)進行訓練測試，根據整機效率確定進行移相全橋和pwm控制方式切換的切換閾值；
2)對負載進行偵測；
3)dsp會判斷負載的大小，確定對dc-dc電路採取的控制方式；
4)對dc-dc電路進行pwm控制方式和移相控制方式的切換。
進一步地，所述確定對dc-dc電路採取的控制方式過程為：如果偵測的負載大小小於切換閾值則採用pwm控制方式，如果偵測的負載大小大於切換閾值採用移相控制方式。
進一步地，在對dc-dc電路進行pwm控制方式和移相控制方式的切換時，如果偵測的負載大小小於切換閾值與回差值之差時則將移相控制方式切換為pwm控制方式，如果偵測的負載大小大於切換閾值與回差值之和時則將移相控制方式切換移相控制方式。
進一步地，所述dc-dc電路包括移相全橋、變壓器t1和負載load，所述移相全橋包括mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4，所述mos管q1和mos管q2構成超前橋臂並通過電感lr連接變壓器t1初級側的一端，所述mos管q3和mos管q4構成滯後橋臂並連接變壓器初級側的另一端；所述負載load的一端與電感lo的一端連接，電感lo的另一端分別經過二極體d1和二極體d2連接變壓器t1次級側的兩端，負載load的另一端連接變壓器t1次級側的中心點；所述的mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4均為pwm方式控制的mos管。
進一步地，所述負載的兩端還並聯一電容c。
本發明的有益效果是：
本發明提出了一種移相控制和脈寬調製控制相互切換的dc-dc全橋電路，在該全橋變換電路中，針對不同的負載條件，分別採用pwm控制和移相控制，兩種控制方式的相互結合可以有效的減小小負載狀態下開關管的電流應力和開關損耗，從而保證了全範圍負載情況下具有較高的效率。
通過在伺服器電源中引進本發明的設計方法，有效提高了伺服器電源小負載時的效率，增強了產品的競爭力。
附圖說明
下面結合說明書附圖對本發明進行說明。
圖1為本發明的方法流程圖；
圖2為本發明的dc-dc電路示意圖。
具體實施方式
為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過具體實施方式，並結合其附圖，對本發明進行詳細闡述。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本發明的不同結構。為了簡化本發明的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。此外，本發明可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。應當注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪製。本發明省略了對公知組件和處理技術及工藝的描述以避免不必要地限制本發明。
本發明一種可切換移相控制和脈寬控制的dc-dc電路設計方法，首先對負載進行偵測，然後判斷負載的大小，根據不同的負載對dc-dc電路採用pwm控制方式或移相控制方式。
如圖1所示，本發明所述的方法包括以下步驟：
1)進行訓練測試，根據整機效率確定進行移相全橋和pwm控制方式切換的切換閾值；
2)對負載進行偵測；
3)dsp會判斷負載的大小，確定對dc-dc電路採取的控制方式；
4)對dc-dc電路進行pwm控制方式和移相控制方式的切換。
上述方法中，所述確定對dc-dc電路採取的控制方式過程為：如果偵測的負載大小小於切換閾值則採用pwm控制方式，如果偵測的負載大小大於切換閾值採用移相控制方式。
上述方法中，在對dc-dc電路進行pwm控制方式和移相控制方式的切換時，如果偵測的負載大小小於切換閾值與回差值之差時則將移相控制方式切換為pwm控制方式，如果偵測的負載大小大於切換閾值與回差值之和時則將移相控制方式切換移相控制方式。
如圖2所示，本發明所述的dc-dc電路包括移相全橋、變壓器t1和負載load，所述移相全橋包括mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4，所述mos管q1和mos管q2構成超前橋臂並通過電感lr連接變壓器t1初級側的一端，所述mos管q3和mos管q4構成滯後橋臂並連接變壓器初級側的另一端；所述負載load的一端與電感lo的一端連接，電感lo的另一端分別經過二極體d1和二極體d2連接變壓器t1次級側的兩端，負載load的另一端連接變壓器t1次級側的中心點；所述的mos管q1、mos管q2、mos管q3和mos管q4均為pwm方式控制的mos管；所述負載的兩端還並聯一電容c。
移相全橋控制的全橋dcdc變換器的損耗有環流損耗，開通損耗，關斷損耗等；pwm控制的全橋變換器的損耗有開通損耗，關斷損耗等。輕載條件下，pwm方式變換器的損耗要略小於ps控制方式的變換器。在pwm控制方式下，變換器的損耗將隨著負載的增加而增大。由於移相全橋dcdc變換器諧振電感的影響，隨著負載的增加，諧振電感和開關管結電容的振蕩幅值也隨之增大，開通和關斷的損耗也相應的增加。當達到某一個負載點，pwm方式的損耗將大於移相全橋控制方式的損耗。
與現有技術相比較，本發明具有以下特點：
1)針對不同的負載條件，分別採用pwm控制或移相控制；由於環流損耗和開通、關斷損耗損耗很難準確提取，因此pwm和移相全橋控制的切換點通過判斷整機效率來確定。實際測試全範圍的整機效率，確定了移相全橋和pwm控制方式的切換點。為了避免兩種模式的頻繁切換，留有適量的回差，最後的軟體切換動作是負載小於某載量為pwm方式，負載大於某載量為移相全橋方式。利用dsp來實現這種控制方式是相當容易的。首先dsp會判斷負載的大小，確定應當採取的控制方式，負載小於某載量為pwm方式，負載大於某載量為移相全橋方式。
2)伺服器電源低負載範圍的效率得到提高，所謂全範圍內效率的提高是針對全範圍內皆為移相控制的伺服器電源,故引入比切換點小的負載採用pwm控制。
3)為了避免兩種模式的頻繁切換，留有適量的回差，最後的軟體切換動作是負載小於某載量為pwm方式，負載大於某載量為移相全橋方式。利用dsp來實現這種控制方式是相當容易的。首先dsp會判斷負載的大小(根據負載偵測點信號)，確定應當採取的控制方式，負載小於某載量時q1、q2、q3和q4的控制方式為pwm方式(即傳統的全橋控制方式)，負載大於某載量時q1、q2、q3和q4的控制方式為移相全橋方式。
以上所述只是本發明的優選實施方式，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發明的保護範圍。