專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器數(shù)字控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子電路工程領(lǐng)域，涉及一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器控制方法。
背景技術(shù)：
以FAN2108構(gòu)成的直流DC-DC變換器，具有輸出電壓反饋穩(wěn)壓功能，輸入電壓可在3V至24V都能適應(yīng)，輸出電壓可以通過(guò)適當(dāng)選擇電路的反饋電阻與偏置電阻的比值，在
O.8V至O. 8VIN之間任意選擇，效率十分高，輸出的負(fù)載電流可過(guò)到8A，且電路的保護(hù)功能齊全。一般的采用FAN2108的DC-DC變換電路直流電源，由輸出電壓反饋到19腳的電阻Rl與偏置電阻RBIAS的分壓比來(lái)決定輸出電壓的大小，一旦這兩個(gè)電阻值及電路的各參數(shù)確定后，輸出直流電壓只能是某一個(gè)電壓值，并不能實(shí)現(xiàn)輸出電壓在較大范圍可調(diào)。因此其功能特點(diǎn)不能全部挖掘出來(lái)，應(yīng)用存在較大的局限性?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供利用FAN2108可以適應(yīng)很寬輸入電壓范圍，又能適用在較寬輸出電壓范圍可調(diào)工作的一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器數(shù)字控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)在FAN2108外圍電路中，在輸出電壓反饋到19腳到地線的偏置電阻RBIAS兩端并入MOSFET管電阻阻值調(diào)節(jié)器，改變反饋系數(shù)，來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。其包括以下步驟I)構(gòu)成如圖I所示電路組成；2)啟動(dòng)電路的方法將PWM波形發(fā)生器發(fā)出的PWM波形占空比設(shè)為O啟動(dòng)電路，使MOSFET管Ql完全關(guān)閉，電路輸出電壓最低值；3)設(shè)定輸出電壓，通過(guò)輸入電壓設(shè)定電路設(shè)定好所需輸出電壓對(duì)應(yīng)的的數(shù)字控制量;4)電路輸出直流電壓控制方法PWM波形發(fā)生器，按照所輸入的數(shù)字量輸出合適的PWM波形，控制MOSFET管Ql的導(dǎo)通比例，輸出一定的等效電阻值大小，改變FAN2108的19腳到地線的并聯(lián)電阻阻值，改變FAN2108反饋環(huán)的反饋系數(shù)，使電路輸出所要求的輸出電壓值；所述步驟I)中電阻Rbias、Rl的阻值選取方法為首先選擇一個(gè)合適的Rbias阻值，可以按FAN2108的典型應(yīng)用電路來(lái)選?。蝗缓蟀匆蟮淖畹洼敵鲭妷河?jì)算選取電阻Rl的阻值，其他FAN2108芯片外圍元件參數(shù)都可以按FAN2108的典型應(yīng)用電路來(lái)選取。MOSFET管應(yīng)選NMOS管，按PWM頻率選用MOSFET管的工作頻率，開(kāi)啟電壓選擇4V及以?xún)?nèi)。電阻R1、電容C11、C12主要起濾波作用，濾除MOSFET管開(kāi)關(guān)的交流分量，電容量可根據(jù)PWM的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)選擇。PWM波形發(fā)生器最好選用單片機(jī)，可以更好地簡(jiǎn)化輸出電壓設(shè)定電路，如果選擇單片機(jī)，則可以使用簡(jiǎn)單的按鍵輸入。
所述步驟2)中輸出最低電壓計(jì)算方法O. 8V/Rbias = (Vout-O. 8V)/Rl+650nA(I)所述步驟3)中輸入的設(shè)定值數(shù)字控制量為N。
所述步驟4)中輸出電壓計(jì)算公式為O. 8V/ (RBias//Rn) = (Vout-O. 8V) /Rl+650nA (2)式中，Rn是MOSFET管電阻阻值調(diào)整器輸出的等效電阻值(Rn的大小與N相關(guān))。為簡(jiǎn)化計(jì)算，(I)、(2)式中的650nA可忽略。所述電路的工作原理基于本發(fā)明的電路連接,通過(guò)在FAN2108的反饋回路中，在FAN2108的19腳到地線支路RBIAS兩端并聯(lián)一個(gè)可用PWM波控制的電阻Rn，通過(guò)改變PWM占空比，來(lái)改變MOSFET管電阻阻值調(diào)節(jié)器輸出等效電阻值，實(shí)現(xiàn)對(duì)反饋系數(shù)的調(diào)節(jié)，從而在不改變電路硬件參數(shù)的情況下，按要求調(diào)節(jié)改變電路的輸出電壓大小。使用本發(fā)明，不僅可以適應(yīng)輸入電壓范圍很寬的輸入電壓(輸入電壓Vin范圍在3-24V)，同時(shí)可以使輸出電壓在較寬的范圍內(nèi)(在O. 8V-0. 8Vin)調(diào)節(jié)，適應(yīng)負(fù)載所要求的電壓。其適用范圍廣，尤其適合在野外無(wú)市電用太陽(yáng)能電池來(lái)供電的情況。


圖I為本發(fā)明線路組成圖。圖中FAN2108使用了具體的線路連接圖表示，其他電路采用了方框圖表示。圖2為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的連接線路圖。
具體實(shí)施例方式以下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及工作過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實(shí)施例1，一個(gè)輸入電壓為12V，輸出電壓在I. 8V到9. 6V之間可任意調(diào)節(jié)的實(shí)施例。參照?qǐng)D1，步驟I) 一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器控制方法，其特征在于，由由FAN2108芯片及其外圍電路元件BUCK電路、輸出電壓設(shè)置輸入電路、PWM波形發(fā)生電路、PWM波形驅(qū)動(dòng)與隔離電路、MOSFET管電阻阻值調(diào)整電路組成；步驟2)參照?qǐng)D2，對(duì)FAN2108周?chē)娐穮?shù)的選擇，其工作頻率由R1決定，取31ΚΩ，工作頻率=500KHz，電感取值為2. 2 μ H。步驟3)參照?qǐng)D2，選擇電阻Rbias = 2Κ。步驟4)參照?qǐng)D2，計(jì)算Rl阻值，當(dāng)PWM占空比為O時(shí)，Rx =m，此時(shí)輸出電壓為
I.8V,由 O. 8V/Rbias = (Vout-O. 8V)/Rl+650nA 可計(jì)算出 Rl = 2. 49K。當(dāng) PWM 波形開(kāi)關(guān)頻率選取4KHz，濾波電容Cll取3. 3nF，C12選取3個(gè)4. 7 μ F的電解電容，濾除脈動(dòng)分量。步驟5)，只要控制設(shè)定值數(shù)字量N，使PWM脈寬按數(shù)字量N調(diào)節(jié)，就可以控制輸出電壓VOUT在最小值為I. 8V，到最大值O. 8VIN = O. 8X12V = 9. 6V之間可調(diào)。步驟6)參照?qǐng)D2，PWM波形發(fā)生電路采用ATMEGA 16單片機(jī)，輸出電壓設(shè)定電路采用2個(gè)獨(dú)立式按鍵，輸出與隔離電路采用光電隔離器電路，MOSFET要求其開(kāi)啟電壓小于等于4V，導(dǎo)通電阻Rds小，導(dǎo)通電流等其他參數(shù)無(wú)特別的要求。
設(shè)定值數(shù)字量N的允許最大值時(shí)，應(yīng)該根據(jù)所要求輸出電壓電壓的最大值進(jìn)行計(jì)算，只要不使FAN2108和19腳上因反饋系數(shù)太小，引起19腳上電壓VFB太小，即VFB< 795mV，造成無(wú)反饋即可，以避免使電路工作不正常。使用本發(fā)明，輸入電壓VIN可以適應(yīng)在3 24V之間較寬的大范圍內(nèi)變化，輸出可以在O. 8V O. 8VIN之間可調(diào)，所以能夠適應(yīng)不同直流負(fù)載需要的電源電壓。它尤其適合在野外利用太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電，多種直流電源電壓要求的移 動(dòng)電子設(shè)備工作。
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器數(shù)字控制方法，其特征在于，由FAN2108芯片及其外圍電路元件BUCK電路、輸出電壓設(shè)置輸入電路、PWM波形發(fā)生電路、PWM波形驅(qū)動(dòng)與隔離電路、MOSFET管電阻阻值調(diào)整電路組成；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器控制方法，其特征在于，所述的BUCK電路采用FAN2108及其外圍電路組成；PWM波形發(fā)生器可以是單片機(jī)構(gòu)成，或者其它電路構(gòu)成的PWM產(chǎn)生電路；M0SFET管電阻阻值調(diào)整器由NMOS管Ql和電阻R10、濾波電容C11、C12組成；M0SFET管電阻調(diào)整器與FAN2108的19腳所接的RBIAS并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器控制方法，其特征在于，采用權(quán)利I和2所述電路，其控制方法為根據(jù)輸出電壓設(shè)定電路所輸入的數(shù)字控制量，改變PWM波形發(fā)生器輸出的PWM波占空比，從而改變MOSFET管Ql的導(dǎo)通比例，改 變MOSFET管電阻調(diào)整器輸出的等效電阻阻值大小，從而改變FAN2108的19腳上所接的到地線的并聯(lián)電阻阻值，改變FAN的電壓反饋系數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)FAN2108輸出電壓VOUT的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器控制方法，其特征在于，啟動(dòng)方法為電路啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)使P麗波占空比為O啟動(dòng)電路，使MOSFET管完全關(guān)閉，F(xiàn)AN2108的19腳上所接的到地的并聯(lián)電阻阻值最大，使輸出電壓為電路所能達(dá)到的最低值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適應(yīng)寬輸入輸出電壓要求的直流變換器數(shù)字控制方法，包括由FAN2108芯片及其外圍電路元件組成的BUCK電路、輸出電壓設(shè)定電路、PWM波形發(fā)生電路、PWM波形驅(qū)動(dòng)與隔離電路、MOSFET管電阻阻值調(diào)整電路及其連接方法，電路的啟動(dòng)方法和控制輸出電壓的原理和方法。本方法輸入直流電壓VIN范圍為3-24V，可以實(shí)現(xiàn)在不改變電路硬件及其連接時(shí)，根據(jù)用戶需要設(shè)置的輸入數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)輸出電壓VOUT從0.8V到80％VIN的連續(xù)寬范圍調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種直流電壓要求不同的負(fù)載，尤其適合在野外利用太陽(yáng)能電池發(fā)電，向要求不同直流電源電壓的移動(dòng)設(shè)備供電的情況。
文檔編號(hào)H02M3/157GK102938612SQ201210483769
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者王新輝, 吳艷玲, 陳威兵 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙學(xué)院