一種降壓電路的擾動抑制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降壓電路的擾動抑制裝置，所述降壓電路模塊、電壓采集模塊、PID控制模塊、補償模塊、PWM發(fā)生模塊依次相連接，所述電壓采集模塊的一個輸出端、補償模塊的輸出端分別同所述擾動觀測器模塊相連接，所述擾動觀測器模塊的輸出端連接所述補償模塊的一個輸入端；本發(fā)明能夠及時調整控制信號，提高輸出電壓精確度，縮短調節(jié)時問。同時擾動觀測器具有無需設置額外的采集電路，結構簡單，運算量小，便于實現等優(yōu)點。
【專利說明】一種降壓電路的擾動抑制裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源電壓控制領域，特別涉及消除電源外部干擾的理論方法和實現電 路。
【背景技術】
[0002] 近年來，降壓電路廣泛應用于車載電源、太陽能電池、醫(yī)療設備等領域。在輸入電 壓波動或者負載大小改變的情況下，傳統(tǒng)基于PID控制的降壓電路的輸出電壓變化較大， 且恢復到期望值附近所需的時間較長。在干擾嚴重的環(huán)境下，上述問題更為突出，難以滿足 高精度的穩(wěn)壓控制要求。該問題已經成為目前穩(wěn)壓電源亟需解決的關鍵問題。
[0003] 擾動觀測技術是通過將外部擾動及模型攝動造成的實際對象和標稱模型（名義 模型）輸出的差異等效到控制輸入端，然后在控制中引入等效補償，實現對干擾的抑制。從 已有文獻來看，擾動觀測方法作為一種抑制擾動的工具，在直流伺服電機控制、磁盤驅動、 機器人、數控等領域得到了廣泛的應用。同時，擾動觀測技術由于計算量小、不需要安裝額 外的傳感器等特點，非常適用于提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0004] 鑒于以上優(yōu)點，將擾動觀測技術應用到降壓電路的控制中，不需要增加電壓或者 電流的采集節(jié)點，就可以很方便的消除外部擾動對電路造成的影響。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明的目的是當運行過程中遇到突變擾動時，例如突加負載，基于PID控制模 塊的降壓電路很難保證輸出電壓跟蹤的精確性，且恢復到期望值需要較長時間，針對上述 技術問題，本發(fā)明提供一種擾動觀測補償策略及其電路實現，提高降壓電路的擾動抑制能 力，使得傳統(tǒng)PID控制降壓電路輸出電壓精度更高，穩(wěn)定性更好，同時響應速度也得到了提 升。
[0006] -種降壓電路的擾動抑制裝置，包括降壓電路模塊、電壓采集模塊、PID控制模塊、 補償模塊、PWM發(fā)生模塊、擾動觀測器模塊；所述降壓電路模塊連接電壓采集模塊，所述電 壓采集模塊連接PID控制模塊，所述PID控制模塊連接補償模塊，所述補償模塊連接PWM發(fā) 生模塊，所述PWM發(fā)生模塊連接降壓電路模塊，所述電壓采集模塊的一個輸出端、補償模塊 的輸出端分別同所述擾動觀測器模塊相連接，所述擾動觀測器模塊的輸出端連接所述補償 模塊的一個輸入端；
[0007] 所述電壓采集模塊采用高精電阻進行分壓，調節(jié)分壓比例，使得電路穩(wěn)定后采集 電壓與基準電壓相等；所述電壓采集模塊輸入端為降壓電路實際輸出電壓隊，輸出端將采 集電壓％分別送入PID模塊和擾動觀測器模塊的輸入端；
[0008] 所述PID模塊用于根據基準電壓UMf與采集模塊所得電壓之間的差值進行比例放 大，積分和微分，得到控制量；所述PID模塊輸入信號為基準電壓U, ef，PID將輸出電壓信號 \送入補償模塊；
[0009] 所述擾動觀測器模塊用以通過采集模塊所得電壓，由運算放大器得到擾動估計 值，并對控制量進行補償；所述擾動觀測器模塊的輸入端為采集電壓％和控制信號U，所述 擾動觀測器模塊的輸出端將擾動補償量〖送入補償模塊；
[0010] 所述PWM發(fā)生模塊是用比較器將補償后的控制量與幅值5V的鋸齒波進行比較，產 生PWM波，所述PWM發(fā)生模塊輸入端為控制信號u，輸出端將PWM信號δ送入降壓電路的輸 入端。
[0011] 進一步，所述擾動觀測器模塊包括二階低通濾波器模塊、二階低通濾波環(huán)節(jié)與二 階微分電路串聯模塊、比較模塊；所述二階低通濾波器模塊由兩個慣性環(huán)節(jié)電路相串聯構 成，所述二階低通濾波器模塊的輸入端與PID模塊的輸出端連接；所述第一個慣性環(huán)節(jié)電 路是將電阻R202與電容C201并聯后連接到運算放大器U8B的輸入負端與輸出端，再將電 阻R201 -端連接到運算放大器U8B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U8B 的輸出端作為第一慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述第二個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R204與電 容C202并聯后連接到運算放大器U7B的輸入負端與輸出端，再將電阻R203 -端連接到運 算放大器U7B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U7B的輸出端作為二階低通 濾波器模塊的輸出端。
[0012] 所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊包括第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路、 一個比例微分電路、一個加法電路；先將第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路串聯，再與比例微分電路 串聯，將加法電路的第一個輸入端與比例微分電路的輸出端連接，加法電路的第二個輸入 端與第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路輸入端連接，并作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路 串聯模塊的輸入端，所述加法電路的輸出端作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串 聯模塊的輸出端；所述第三個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R102與電容C101并聯后連接到運算 放大器U2A的輸入負端與輸出端，再將電阻R101 -端連接到運算放大器U2A的輸入負端， 作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U2A的輸出端作為第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述 第四個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R104與電容C102并聯后連接到運算放大器U2B的輸入負端 與輸出端，再將電阻R103 -端連接到運算放大器U2B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端， 運算放大器U2B的輸出端作為慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；所述比例微分電路是將電阻R106與 電阻R107串聯后分別連接到運算放大器U3A的輸入負端與輸出端，再將電容C103 -端接 地，電容C103另一端連接到電阻R106與電阻R107之間，最后將電阻R105 -端與運算放大 器U3A輸入負端連接，電阻R105的另一端與第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端連接；所述加法電 路由電阻R108、R109、R110和運算放大器U4B構成，將電阻R110 -端與運算放大器U4B輸 出端連接，電阻R110另一端與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108-端作為加法電路 的第一輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108另一端與運算放大器U3A輸出 端連接；電阻R109 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，所述 電阻R109另一端與電壓采集模塊的輸出端連接。
[0013] 所述比較模塊包括一個加法電路，所述比較模塊的輸入端分別與所述二階低通濾 波器模塊、二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊的輸出端連接，所述比較模塊的運 算放大器U3A輸出端作為整個擾動觀測器模塊的輸出端；將電阻R303 -端與運算放大器 U3B輸出端連接，電阻R303另一端與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301 -端作為加 法電路的第一輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301另一端與運算放大器 U7B輸出端連接；電阻R302 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連 接，電阻R302另一端與運算放大器U4B的輸出端連接。
[0014] 進一步，所述補償模塊包括運算放大器U6A、電阻R401、電阻R402、電阻R403、電阻 R404,將擾動觀測器所得的估計干擾值作為補償量，對PID控制信號進行補償，再輸出補償 后的控制信號；將電阻R403 -端與運算放大器輸入正端連接，電阻R403的另一端接地；電 阻R401 -端與運算放大器U6A輸入正端連接，電阻R401的另一端作為補償模塊第一輸入 端；電阻R404 -端與運算放大器U6A輸出端連接，電阻R404的另一端與運算放大器U6A輸 入負端連接；電阻R402-端與運算放大器U6A輸入負端連接，電阻R402的另一端作為補償 模塊第二輸入端，將運算放大器U6A輸出端作為補償模塊輸出端，所述補償模塊第一輸入 端與PID模塊輸出端連接，所述補償模塊第二輸入端與擾動觀測器模塊輸出端連接。
[0015] 上述擾動觀測器模塊和補償模塊的結合，通過擾動觀測補償策略及其電路實現， 提1?降壓電路的擾動抑制能力。
[0016] 進一步，所述PWM發(fā)生模塊包括比較器U9A、電阻R6、電阻R7、電阻R8、受控電壓源 V3 ;將電阻R8 -端與比較器U9A輸入正端連接，電阻R8的另一端與補償模塊輸出端連接； 將電阻R7-端與鋸齒波信號源連接，電阻R7另一端與比較器U9A負端連接，將受控電壓源 V3輸入負端與比較器U9A芯片電源負端連接，受控電壓源V3輸入正端與比較器U9A輸出端 連接，通過比較器U9A將得到PWM信號，再將PWM信號接到受控電壓源V3的輸入端，最后將 受控電壓源V3的輸出正、負端分別與電力M0SFET的柵極G、漏極D連接。
[0017] 進一步，所述電壓采集模塊是將高精電阻Rl、R2串聯后再與負載電阻RL并聯，電 壓采集模塊的輸入為降壓電路輸出電壓，通過高精電阻Rl、R2的分壓可將降壓電路的輸出 降低到能與基準電壓相匹配，從兩個高精度電阻Rl、R2之間引出采集模塊輸出正端，地端 作為采集模塊的輸出負端。
[0018] 進一步，所述PID控制模塊通過一個比例積分微分電路和一個基準電壓源V2來實 現，將電阻R5與電容C3串聯后，然后與運算放大器U1A的輸出端和輸入負端連接；將電阻 R4與電容C2并聯后的一端與運算放大器U1A輸入負端連接，電阻R4與電容C2并聯后的另 一端作為PID控制模塊的第一輸入端，將基準電壓源V2正端與運算放大器U1A輸入正端連 接，基準電壓源V2的負端作為PID控制模塊第二輸入端，運算放大器U1A輸出端作為PID 控制模塊輸出端。
[0019] 通過PID控制模塊的調節(jié)，穩(wěn)定性更好，控制精度得到大幅度提高，同時響應速度 也得到了提升。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：提供了一種降壓電路系統(tǒng)擾動抑制的方法以及實現電路。 用于解決降壓電路運行時遇到干擾和模型攝動的問題。在運行過程中，假設發(fā)生負載大小 改變，輸入電壓波動的干擾時，可以通過干擾觀察、控制信號補償的方法，及時調整控制信 號，提高輸出電壓精確度，縮短調節(jié)時間。同時擾動觀測器具有無需設置額外的采集電路， 結構簡單，運算量小，便于實現等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1本發(fā)明的降壓電路擾動抑制控制原理框圖；
[0022] 圖2降壓電路擾動抑制控制各模塊結構框圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明的電路原理圖；
[0024] 圖4為擾動觀測器原理框圖；
[0025] 圖5為擾動觀測器模塊結構框圖；
[0026] 圖6為PID控制電路原理圖；
[0027] 圖7為PWM工作波形；
[0028] 圖8為PWM工作原理。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明提供了一種降壓電路系統(tǒng)擾動抑制的方法以及實現電路。為使本發(fā)明的目 的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本發(fā)明進一步詳細說明。應 當理解，此處描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030] 如圖1所示，一種降壓電路的擾動抑制方法及其電路實現。將降壓電路作為廣義 對象，通過擾動觀測器得到降壓電路外部擾動和模型攝動量，將其轉換為擾動估計值，然后 對PID模塊控制信號進行補償，及時消除擾動，實現降壓電路的抗擾動能力。
[0031] 下面結合圖2-3詳細介紹圖1的具體實施步驟。
[0032] 如圖2-3所示，由24V直流電壓源VI，電容C1，電感L1，負載電阻RL，快恢復二極 管D1、電力M0SFETQ1構成的降壓電路模塊；由高精電阻Rl、R2構成的采集電路；由運算 放大器U1A，基準電壓源V2,電阻R4、R5,電容C2、C3構成的PID控制電路；由運算放大器 (LM358) U2A、U2B、U3A、U3B、U4B、U7B、U8B，電阻 R101、R102、R103、R104、R105、R106、R107、 R108、R109、R110、R201、R202、R203、R204、R301、R302、R303,電容 C101、C102、C103、C201、 C202,構成的擾動觀測器電路；由比較器U9A，受控電壓源V3,電阻R6、R7、R8,鋸齒波信號源 V5構成的PWM電路。
[0033] 所述降壓電路的擾動抑制裝置，包括降壓電路模塊、電壓采集模塊、PID控制模塊、 補償模塊、PWM發(fā)生模塊、擾動觀測器模塊；所述降壓電路模塊連接電壓采集模塊，所述電 壓采集模塊連接PID控制模塊，所述PID控制模塊連接補償模塊，所述補償模塊連接PWM發(fā) 生模塊，所述PWM發(fā)生模塊連接降壓電路模塊，所述電壓采集模塊的一個輸出端、補償模塊 的輸出端分別同所述擾動觀測器模塊相連接，所述擾動觀測器模塊的輸出端連接所述補償 模塊的一個輸入端；
[0034] 所述電壓采集模塊采用高精電阻進行分壓，調節(jié)分壓比例，使得電路穩(wěn)定后采集 電壓與基準電壓相等；所述電壓采集模塊輸入端為降壓電路實際輸出電壓隊，輸出端將采 集電壓％分別送入PID模塊和擾動觀測器模塊的輸入端；
[0035] 所述PID模塊用于根據基準電壓UMf與采集模塊所得電壓之間的差值進行比例放 大，積分和微分，得到控制量；所述PID模塊輸入信號為基準電壓U, ef，PID將輸出電壓信號 \送入補償模塊；
[0036] 所述擾動觀測器模塊用以通過采集模塊所得電壓，由運算放大器得到擾動估計 值，并對控制量進行補償；所述擾動觀測器模塊的輸入端為采集電壓％和控制信號u，所述 擾動觀測器模塊的輸出端將擾動補償量〗:送入補償模塊；
[0037] 所述PWM發(fā)生模塊是用比較器將補償后的控制量與幅值5V的鋸齒波進行比較，產 生PWM波，所述PWM發(fā)生模塊輸入端為控制信號u，輸出端將PWM信號δ送入降壓電路的輸 入端。
[0038] 如圖3和圖5所示，所述擾動觀測器模塊包括二階低通濾波器模塊、二階低通濾波 環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊、比較模塊；所述二階低通濾波器模塊由兩個慣性環(huán)節(jié)電路 相串聯構成，所述二階低通濾波器模塊的輸入端與PID模塊的輸出端連接；所述第一個慣 性環(huán)節(jié)電路是將電阻R202與電容C201并聯后連接到運算放大器U8B的輸入負端與輸出 端，再將電阻R201 -端連接到運算放大器U8B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算 放大器U8B的輸出端作為第一慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述第二個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻 R204與電容C202并聯后連接到運算放大器U7B的輸入負端與輸出端，再將電阻R203 -端 連接到運算放大器U7B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U7B的輸出端作為 二階低通濾波器模塊的輸出端。
[0039] 所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊包括第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路、 一個比例微分電路、一個加法電路；先將第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路串聯，再與比例微分電路 串聯，將加法電路的第一個輸入端與比例微分電路的輸出端連接，加法電路的第二個輸入 端與第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路輸入端連接，并作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路 串聯模塊的輸入端，所述加法電路的輸出端作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串 聯模塊的輸出端；所述第三個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R102與電容C101并聯后連接到運算 放大器U2A的輸入負端與輸出端，再將電阻R101 -端連接到運算放大器U2A的輸入負端， 作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U2A的輸出端作為第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述 第四個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R104與電容C102并聯后連接到運算放大器U2B的輸入負端 與輸出端，再將電阻R103 -端連接到運算放大器U2B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端， 運算放大器U2B的輸出端作為慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；所述比例微分電路是將電阻R106與 電阻R107串聯后分別連接到運算放大器U3A的輸入負端與輸出端，再將電容C103 -端接 地，電容C103另一端連接到電阻R106與電阻R107之間，最后將電阻R105 -端與運算放大 器U3A輸入負端連接，電阻R105的另一端與第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端連接；所述加法電 路由電阻R108、R109、R110和運算放大器U4B構成，將電阻R110 -端與運算放大器U4B輸 出端連接，電阻R110另一端與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108-端作為加法電路 的第一輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108另一端與運算放大器U3A輸出 端連接；電阻R109 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，所述 電阻R109另一端與電壓采集模塊的輸出端連接。
[0040] 所述比較模塊包括一個加法電路，所述比較模塊的輸入端分別與所述二階低通濾 波器模塊、二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊的輸出端連接，所述比較模塊的運 算放大器U3A輸出端作為整個擾動觀測器模塊的輸出端；將電阻R303 -端與運算放大器 U3B輸出端連接，電阻R303另一端與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301 -端作為加 法電路的第一輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301另一端與運算放大器 U7B輸出端連接；電阻R302 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連 接，電阻R302另一端與運算放大器U4B的輸出端連接。
[0041] 所述補償模塊包括運算放大器U6A、電阻R401、電阻R402、電阻R403、電阻R404,將 擾動觀測器所得的估計干擾值作為補償量，對PID控制信號進行補償，再輸出補償后的控 制信號；將電阻R403 -端與運算放大器輸入正端連接，電阻R403的另一端接地；電阻R401 一端與運算放大器U6A輸入正端連接，電阻R401的另一端作為補償模塊第一輸入端；電阻 R404-端與運算放大器U6A輸出端連接，電阻R404的另一端與運算放大器U6A輸入負端連 接；電阻R402 -端與運算放大器U6A輸入負端連接，電阻R402的另一端作為補償模塊第二 輸入端，將運算放大器U6A輸出端作為補償模塊輸出端，所述補償模塊第一輸入端與PID模 塊輸出端連接，所述補償模塊第二輸入端與擾動觀測器模塊輸出端連接。
[0042] 所述PWM發(fā)生模塊包括比較器U9A、電阻R6、電阻R7、電阻R8、受控電壓源V3 ;將 電阻R8-端與比較器U9A輸入正端連接，電阻R8的另一端與補償模塊輸出端連接；將電阻 R7 -端與鋸齒波信號源連接，電阻R7另一端與比較器U9A負端連接，將受控電壓源V3輸入 負端與比較器U9A芯片電源負端連接，受控電壓源V3輸入正端與比較器U9A輸出端連接， 通過比較器U9A將得到PWM信號，再將PWM信號接到受控電壓源V3的輸入端，最后將受控 電壓源V3的輸出正、負端分別與電力M0SFET的柵極G、漏極D連接。
[0043] 所述電壓采集模塊是將高精電阻R1、R2串聯后再與負載電阻RL并聯，電壓采集模 塊的輸入為降壓電路輸出電壓，通過高精電阻Rl、R2的分壓可將降壓電路的輸出降低到能 與基準電壓相匹配，從兩個高精度電阻R1、R2之間引出采集模塊輸出正端，地端作為采集 模塊的輸出負端。
[0044] 所述PID控制模塊通過一個比例積分微分電路和一個基準電壓源V2來實現，將電 阻R5與電容C3串聯后，然后與運算放大器U1A的輸出端和輸入負端連接；將電阻R4與電 容C2并聯后的一端與運算放大器U1A輸入負端連接，電阻R4與電容C2并聯后的另一端作 為PID控制模塊的第一輸入端，將基準電壓源V2正端與運算放大器U1A輸入正端連接，基 準電壓源V2的負端作為PID控制模塊第二輸入端，運算放大器U1A輸出端作為PID控制模 塊輸出端。
[0045] 本發(fā)明的裝置的工作原理為：
[0046] 按照圖3所示的電路原理圖，所述電壓采集模塊中，采用分壓的方式構成采集 模塊，通過這種方式可以提高采集范圍。根據用戶所需電壓Ui，和基準電壓U Mf，按照
【權利要求】
1. 一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：包括降壓電路模塊、電壓采集模塊、 PID控制模塊、補償模塊、PWM發(fā)生模塊、擾動觀測器模塊；所述降壓電路模塊連接電壓采集 模塊，所述電壓采集模塊連接PID控制模塊，所述PID控制模塊連接補償模塊，所述補償模 塊連接PWM發(fā)生模塊，所述PWM發(fā)生模塊連接降壓電路模塊，所述電壓采集模塊的一個輸出 端、補償模塊的輸出端分別同所述擾動觀測器模塊相連接，所述擾動觀測器模塊的輸出端 連接所述補償模塊的一個輸入端； 所述電壓采集模塊采用高精電阻進行分壓，調節(jié)分壓比例，使得電路穩(wěn)定后采集電壓 與基準電壓相等；所述電壓采集模塊輸入端為降壓電路實際輸出電壓隊，輸出端將采集電 壓Utl分別送入PID模塊和擾動觀測器模塊的輸入端； 所述PID模塊用于根據基準電壓UMf與采集模塊所得電壓之間的差值進行比例放大， 積分和微分，得到控制量；所述PID模塊輸入信號為基準電壓UMf，PID將輸出電壓信號w送 入補償模塊； 所述擾動觀測器模塊用以通過采集模塊所得電壓，由運算放大器得到擾動估計值，并 對控制量進行補償；所述擾動觀測器模塊的輸入端為采集電壓Utl和控制信號u，所述擾動 觀測器模塊的輸出端將擾動補償量dA送入補償模塊； 所述PWM發(fā)生模塊是用比較器將補償后的控制量與幅值5V的鋸齒波進行比較，產生PWM波，所述PWM發(fā)生模塊輸入端為控制信號u，輸出端將PWM信號S送入降壓電路的輸入 端。
2. 根據權利要求1所述的一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：所述擾動觀 測器模塊包括二階低通濾波器模塊、二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊、比較模 塊； 所述二階低通濾波器模塊由兩個慣性環(huán)節(jié)電路相串聯構成，所述二階低通濾波器模塊 的輸入端與PID模塊的輸出端連接；所述第一個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R202與電容C201 并聯后連接到運算放大器U8B的輸入負端與輸出端，再將電阻R201 -端連接到運算放大器 U8B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U8B的輸出端作為第一慣性環(huán)節(jié)電路 的輸出端，所述第二個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R204與電容C202并聯后連接到運算放大器 U7B的輸入負端與輸出端，再將電阻R203 -端連接到運算放大器U7B的輸入負端，作為慣性 環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U7B的輸出端作為二階低通濾波器模塊的輸出端； 所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊包括第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路、一個 比例微分電路、一個加法電路；先將第三、第四慣性環(huán)節(jié)電路串聯，再與比例微分電路串聯， 將加法電路的第一個輸入端與比例微分電路的輸出端連接，加法電路的第二個輸入端與第 三、第四慣性環(huán)節(jié)電路輸入端連接，并作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模 塊的輸入端，所述加法電路的輸出端作為所述二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊 的輸出端；所述第三個慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R102與電容ClOl并聯后連接到運算放大器 U2A的輸入負端與輸出端，再將電阻RlOl-端連接到運算放大器U2A的輸入負端，作為慣 性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放大器U2A的輸出端作為第三慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端，所述第四個 慣性環(huán)節(jié)電路是將電阻R104與電容C102并聯后連接到運算放大器U2B的輸入負端與輸出 端，再將電阻R103 -端連接到運算放大器U2B的輸入負端，作為慣性環(huán)節(jié)的輸入端，運算放 大器U2B的輸出端作為慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端；所述比例微分電路是將電阻R106與電阻R107串聯后分別連接到運算放大器U3A的輸入負端與輸出端，再將電容C103 -端接地，電 容C103另一端連接到電阻R106與電阻R107之間，最后將電阻R105 -端與運算放大器U3A 輸入負端連接，電阻R105的另一端與第二慣性環(huán)節(jié)電路的輸出端連接；所述加法電路由電 阻R108、R109、RllO和運算放大器U4B構成，將電阻RllO-端與運算放大器U4B輸出端連 接，電阻RllO另一端與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108 -端作為加法電路的第一 輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，電阻R108另一端與運算放大器U3A輸出端連 接；電阻R109 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U4B輸入負端連接，所述電阻 R109另一端與電壓采集模塊的輸出端連接； 所述比較模塊包括一個加法電路，所述比較模塊的輸入端分別與所述二階低通濾波器 模塊、二階低通濾波環(huán)節(jié)與二階微分電路串聯模塊的輸出端連接，所述比較模塊的運算放 大器U3A輸出端作為整個擾動觀測器模塊的輸出端；將電阻R303 -端與運算放大器U3B輸 出端連接，電阻R303另一端與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301 -端作為加法電路 的第一輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻R301另一端與運算放大器U7B輸出 端連接；電阻R302 -端作為加法電路第二輸入端且與運算放大器U3B輸入負端連接，電阻 R302另一端與運算放大器U4B的輸出端連接。
3. 根據權利要求1所述的一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：所述補償模塊 包括運算放大器U6A、電阻R401、電阻R402、電阻R403、電阻R404,將擾動觀測器所得的估 計干擾值作為補償量，對PID控制信號進行補償，再輸出補償后的控制信號；將電阻R403 - 端與運算放大器輸入正端連接，電阻R403的另一端接地；電阻R401 -端與運算放大器U6A 輸入正端連接，電阻R401的另一端作為補償模塊第一輸入端；電阻R404-端與運算放大器 U6A輸出端連接，電阻R404的另一端與運算放大器U6A輸入負端連接；電阻R402 -端與運 算放大器U6A輸入負端連接，電阻R402的另一端作為補償模塊第二輸入端，將運算放大器 U6A輸出端作為補償模塊輸出端，所述補償模塊第一輸入端與PID模塊輸出端連接，所述補 償模塊第二輸入端與擾動觀測器模塊輸出端連接。
4. 根據權利要求1所述的一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：所述PWM發(fā)生 模塊包括比較器U9A、電阻R6、電阻R7、電阻R8、受控電壓源V3 ;將電阻R8 -端與比較器 U9A輸入正端連接，電阻R8的另一端與補償模塊輸出端連接；將電阻R7 -端與鋸齒波信號 源連接，電阻R7另一端與比較器U9A負端連接，將受控電壓源V3輸入負端與比較器U9A芯 片電源負端連接，受控電壓源V3輸入正端與比較器U9A輸出端連接，通過比較器U9A將得 到PWM信號，再將PWM信號接到受控電壓源V3的輸入端，最后將受控電壓源V3的輸出正、 負端分別與電力MOSFET的柵極G、漏極D連接。
5. 根據權利要求1所述的一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：所述電壓采集 模塊是將高精電阻R1、R2串聯后再與負載電阻RL并聯，電壓采集模塊的輸入為降壓電路輸 出電壓，通過高精電阻RUR2的分壓可將降壓電路的輸出降低到能與基準電壓相匹配，從 兩個高精度電阻Rl、R2之間引出采集模塊輸出正端，地端作為采集模塊的輸出負端。
6. 根據權利要求1所述的一種降壓電路的擾動抑制裝置，其特征在于：所述PID控制 模塊通過一個比例積分微分電路和一個基準電壓源V2來實現，將電阻R5與電容C3串聯 后，然后與運算放大器UlA的輸出端和輸入負端連接；將電阻R4與電容C2并聯后的一端與 運算放大器UlA輸入負端連接，電阻R4與電容C2并聯后的另一端作為PID控制模塊的第 一輸入端，將基準電壓源V2正端與運算放大器UlA輸入正端連接，基準電壓源V2的負端作 為PID控制模塊第二輸入端，運算放大器UlA輸出端作為PID控制模塊輸出端。
【文檔編號】H02M1/00GK104242609SQ201410477643
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】丁世宏, 王加典, 黃振躍, 馬莉, 姬偉, 趙德安 申請人:江蘇大學