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CN118677231B - 一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法 - Google Patents

一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法 Download PDF

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CN118677231B CN202411163273.8A CN202411163273A CN118677231B CN 118677231 B CN118677231 B CN 118677231B CN 202411163273 A CN202411163273 A CN 202411163273A CN 118677231 B CN118677231 B CN 118677231B
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Abstract

本发明公开了一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，具体步骤包括：确定开关电源的运行数据；在常温和温度最恶劣的状态下分别测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；确定上述两点的增益数据和功率情况，并定义该增益区间内的功率曲线；在LLC增益设计的功率曲线基础上，结合温度数据对功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。从LLC电路的硬件特性出发，主动通过LLC的增益数据情况进行功率降额。覆盖了所有特殊工况的功率情况，减少了对不同工况做不同的功率曲线嵌套的逻辑。根据LLC增益情况进行降额，消除了因LLC电路特性带来特殊温度，不需要再对LLC拓扑带来的特殊温度进行嵌套式降额。

Description

一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法
技术领域
本发明涉及开关电源的温度控制技术领域，具体涉及一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法。
背景技术
在如图1所示的LLC开关电源电路中，LLC电路拓扑可以让DCDC的开关管在谐振频率附近实现全负载范围的软开关，降低MOS管的一部分的开通损耗，所以该拓扑应用也越来越广泛。
但是我们会发现大部分使用LLC拓扑的充电模块无法做到从0V到最高输出电压进行额定功率恒定输出。比如最大输出电压是500V的充电模块，恒功率工作的输出电压范围一般是300V-500V；而最大输出电压是1000V的充电模块，恒功率工作的输出电压范围一般为300V-500V，600-1000V。这是由LLC拓扑的特性决定的。
在相同负载、相同输入的情况下，如果输出电压越低，DCDC MOS管的开关频率就会越高。同理，如果在相同负载、相同输出电压情况下，如果输入电压越高，DCDC MOS管的开关频率也越高。开关频率越高，意味着开关管和整流二极管的工作模式切换就会越频繁。在相同时间周期内、相同输出电流的情况下，开关管和整流二极管开关切换次数越多，其产生的开通和关断损耗也就越大，从而带来的热量的越大，器件的温度就会越高。
因此，如果在150V-300V输出电压范围恒功率输出，那么随着输出电压越低，模块就需要输出更大电流。随着输出电压越来越小，开关频率本就越来越高，如果输出电流越来越大，那么开关器件及整流桥的温度也会变得更加高。所以为了减小开关器件温度，一般会主动对该电压段，进行降额处理。输出电压在500V-600V时，其单路LLC输出电压为250V-300V，因此该电压段无法恒功率原因与150V-300V一致。
除此之外，在同一输出电压点，如果输入电压越来越高，DCDC MOS的开关频率也越来越大，此时的开关器件温度也是逐渐增高。所以在高压输入、低压输出的时候，也需要和输出低压的时候一样进行额外的温度降额或者功率曲线降额。
而面对这些特殊工况，一般可以采取两种方法。第一种方法是，根据温度去进行实时降额。在特殊工况下，器件温度上升速度要比正常工况下快，一般需要提前进行降额，提前降额才能让温度下降或者达到动态平衡。但是提前降额，就会导致在一些可以稳定工作的工况，提前进入降额，减小了输出能力，充电模块无法发挥最大的实力。
第二种方法是，针对这些特殊的工况，进行针对性的主动降额或者温度叠加降额。比如针对高压输入低压输出的工况，提前进行一次功率降额，然后再根据温度情况进行温度降额。这种方式需要确认在特殊工况下，需要提前降额至多大功率，能使温度特性基本和正常工况一致。
上述两种方法中，电源具有较宽的输入、输出电压范围，并且在某些特定的工况下，温度情况会比较恶劣，需要进行嵌套多种额外的功率降额策略或者温度降额策略，使得测试工况种类繁多，且策略实现繁琐。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种通过LLC增益数据进行功率降额，从而实现优化温度降额的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法。
一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，所述数字开关电源包括PFC侧的单相输入的有桥PFC电路和DCDC侧的全桥LLC电路，包括如下具体步骤：
步骤一，确定开关电源的运行数据；首先，根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系；然后，通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围；
步骤二，在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；
步骤三，在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；
步骤四，根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及在最高输入电压、最小输出电压工作的增益数据；
步骤五，根据步骤四得到的增益数据和功率情况，定义该增益区间内的功率曲线；
步骤六，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
优选地，所述步骤一中的根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系的具体步骤包括：
步骤1.1，DCDC侧变压器采用变比系数为K的隔离型变压器，DCDC侧母线电压与输出电压关系定义为：母线电压等于输出电压加第一偏置电压，即DC侧需求的母线电压=；
步骤1.2，PFC侧的有桥PFC电路的最小工作母线电压为：母线电压等于直接整流得到的加第二偏置电压，即PFC侧最小工作母线电压=；
步骤1.3，确定实际母线电压；
其中，所述第一偏置电压的取值为额定输出电压的3%；所述第二偏置电压的取值为额定输入线电压的10%。
优选地，所述步骤1.3，确定实际母线电压的具体步骤包括：
步骤1.3.1，判断DC侧需求的母线电压是否大于PFC侧最小工作母线电压，若是，则转向步骤1.3.2；若否，则转向步骤1.3.3；
步骤1.3.2，实际母线电压取DC侧需求的母线电压，即；
步骤1.3.3，实际母线电压取PFC侧的最小工作母线电压，即。
优选地，所述步骤1.3中确定实际母线电压，根据增益及母线电容规格，限制实际最小母线电压为，实际最大母线电压为，因此实际母线电压的取值范围为：；
其中，母线电容规格是指母线电容能承受的最大电压；为在最高输入电压整流后得到的电压的基础上再加上5%的偏置电压；为母线电容能承受的最大电压*97%。
优选地，所述步骤一中的通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围的具体步骤包括：
步骤1.4，依据产品的设计需求，确定输入电压范围；输出电压范围；以及恒功率工作的输出电压范围。
优选地，所述步骤二，在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率的具体步骤包括：
步骤2.1，在环境温度下，在恒功率输出时，输出电压的工作范围为，输出恒功率为，为最小恒功率输出电压点，且；
其中，环境温度是指常温状态，温度范围为25℃±5℃。
优选地，所述步骤三，在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率的具体步骤包括：
步骤3.1，将电源模块放置于可控环境的温箱中，将温箱的环境温度设置为最恶劣的温度环境，测试在输入电压为，输出电压为的条件下，电源模块能稳定工作的输出功率。
优选地，所述步骤四，根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及最高输入电压与最小输出电压的增益数据的具体步骤包括：
步骤4.1，根据输出电压和母线电压的关系，得到DC侧需求的母线电压为；根据输入电压关系，得到PFC侧最小工作母线电压为；在温度最恶劣的状态下，开关电源工作在最高输入电压、最小输出电压时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，所以实际工作的母线电压，此时的LLC增益数据为；
步骤4.2，在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，恒功率输出，此时为恒功率范围的最小增益点；在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，实际工作的母线电压，此时的LLC增益数据为。
优选地，所述步骤五，根据步骤四得到的增益数据和功率情况，定义这一段增益区间的功率曲线的具体步骤包括：
步骤5.1，为整个工作范围内的最小增益，对应能稳定工作的最大功率P1为；为恒功率范围内的最小增益，其对应功率P2为；在环境温度下，增益数据大于，全程不允许降额，需要保持在恒功率输出；
步骤5.2，当增益数据小于，开始允许降额，且在整个工作范围内的最小增益上，稳定工作的功率为；
步骤5.3，根据上述两个增益及其对应的输出功率情况，得到增益数据与输出功率的对应关系：增益数据每减小1，输出功率需下降；
步骤5.4，电源的功率曲线定义为：当前增益数据大于恒功率范围内最小增益时，输出功率P=；当前增益数据小于恒功率范围内最小增益时，输出功率。
优选地，所述步骤六，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略的具体步骤包括：
步骤6.1，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，得到不同的环境温度下，电源模块在不同电压点能稳定工作的最大功率；
步骤6.2，结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
上述简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法中，从LLC电路的硬件特性出发，主动通过LLC的增益数据情况进行功率降额。比原有的嵌套式降额，具有更简洁的温度降额控制逻辑；比原有的一刀切的温度降额方法，能让开关电源根据硬件特性尽可能大功率输出。该方法覆盖了所有特殊工况的功率情况，减少了对不同工况做不同的功率曲线嵌套的逻辑。同时，根据LLC增益情况进行降额，消除了因LLC电路特性带来温升，不需要再对LLC拓扑带来的特殊温度进行嵌套式降额。
附图说明
图1是本发明实施例的数字开关电源的电路结构图。
图2是本发明实施例的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法的流程框图。
图3是本发明实施例的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法的流程图一。
图4是本发明实施例的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法的流程图二。
具体实施方式
本实施例以简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法为例，以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。
请参阅图2，示出本发明实施例提供的一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，包括如下步骤：
确定开关电源的运行数据；首先，根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系；然后，通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围；在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及在最高输入电压、最小输出电压工作的增益数据；根据步骤四得到的增益数据和功率情况，定义该增益区间内的功率曲线；在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
优选地，所述方法的具体步骤包括：
步骤100，确定开关电源的运行数据；首先，根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系；然后，通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围。
步骤110，DCDC侧变压器采用变比系数为K的隔离型变压器，DCDC侧母线电压与输出电压关系定义为：母线电压等于输出电压加第一偏置电压，即DC侧需求的母线电压=。
步骤120，PFC侧的有桥PFC电路的最小工作母线电压为：母线电压等于直接整流得到的加第二偏置电压，即PFC侧最小工作母线电压=。
其中，所述第一偏置电压的取值为额定输出电压的3%；所述第二偏置电压的取值为额定输入线电压的10%。
具体地，额定输入线电压为设备或者系统在正常工作状态下所需的输入电压，这个电压值通常在产品说明书中给出，一般额定输入线电压为380Vac。
步骤130，确定实际母线电压。
步骤131，判断DC侧需求的母线电压是否大于PFC侧最小工作母线电压，若是，则转向步骤132；若否，则转向步骤133。
步骤132，实际母线电压取DC侧需求的母线电压，即。
步骤133，实际母线电压取PFC侧的最小工作母线电压，即。
优选地，所述步骤130中确定实际母线电压，根据增益及母线电容规格，限制实际最小母线电压为，实际最大母线电压为，因此实际母线电压的取值范围为：；
其中，母线电容规格是指母线电容能承受的最大电压；为在最高输入电压整流后得到的电压的基础上再加上5%的偏置电压；为母线电容能承受的最大电压*97%。
步骤140，依据产品的设计需求，确定输入电压范围；输出电压范围；以及恒功率工作的输出电压范围。
具体地，恒功率工作的输出电压范围是指要求开关电源能够以最大功率输出时达到的电压范围，为产品设计时定义的参数。
步骤200，在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率。
步骤210，在环境温度下，在恒功率输出时，输出电压的工作范围为，输出恒功率为，为最小恒功率输出电压点，且。
其中，环境温度是指常温状态，温度范围为25℃±5℃。
步骤300，在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率。
步骤310，将电源模块放置于可控环境的温箱中，将温箱的环境温度设置为最恶劣的温度环境，测试在输入电压为，输出电压为的条件下，电源模块能稳定工作的输出功率。
步骤400，根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及在最高输入电压、最小输出电压工作的增益数据。
步骤410，根据输出电压和母线电压的关系，得到DC侧需求的母线电压为；根据输入电压关系，得到PFC侧最小工作母线电压为；在温度最恶劣的状态下，开关电源工作在最高输入电压、最小输出电压时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，所以实际工作的母线电压，此时的LLC增益数据为。
步骤420，在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，恒功率输出，此时为恒功率范围的最小增益点；在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，实际工作的母线电压，此时的LLC增益数据为。
步骤500，根据步骤400得到的增益数据和功率情况，定义该增益区间内的功率曲线。
步骤510，为整个工作范围内的最小增益，对应能稳定工作的最大功率P1为；为恒功率范围内的最小增益，其对应功率P2为；在环境温度下，增益数据大于，全程不允许降额，需要保持在恒功率输出。
步骤520，当增益数据小于，开始允许降额，且在整个工作范围内的最小增益上，稳定工作的功率为。
步骤530，根据上述两个增益及其对应的输出功率情况，得到增益数据与输出功率的对应关系：增益数据每减小1，输出功率需下降。
步骤540，电源的功率曲线定义为：当前增益数据大于恒功率范围内最小增益时，输出功率P=；当前增益数据小于恒功率范围内最小增益时，输出功率。
步骤600，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
步骤610，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，得到不同的环境温度下，电源模块在不同电压点能稳定工作的最大功率。
步骤620，结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
具体地，温度降额策略的具体制定为：
在常温状态T℃下，LLC的增益曲线降额使得模块能稳定工作的输出功率P =PLimit_LLC；
通过温度测试数据得知，在温度（T + x1）℃条件下，模块能稳定工作的输出功率P= PLimit_T；
通过温度测试数据得知，在温度（T+x2）℃条件下，模块能稳定工作的输出功率P =0；
那么温度策略为：
当实时温度≤T℃时，模块的温度限功率
P_Temp = PLimit_LLC；
当T℃＜实时温度≤(T+x1)℃时，温度每增加1℃，输出功率需要减小（PLimit_LLC-PLimit_T）/ x1，模块的温度限功率
P_Temp = PLimit_LLC-（实时温度-T）*（PLimit_LLC -PLimit_T）/ x1；
当(T+x1)℃＜实时温度≤(T+x2)℃时，温度每增加1℃，输出功率减小（PLimit_T/x2），模块的温度限功率
P_Temp = PLimit_T -（实时温度-(T+x1)）*（PLimit_T/ x2）；
温度保护策略制定如下：
因为在温度达到（T+x2）℃后，模块无法正常输出功率，所以
当实时温度≥（T+x2）℃时，产生故障位，让模块关机停止输出，从而进行保护。
请参阅图3和图4，本实施例中的数字开关电源包括，PFC侧为单相输入的有桥PFC电路，DCDC侧为全桥LLC电路。DCDC侧变压器为变比关系1:1的隔离型变压器。母线电压与输出电压关系定义为母线电压等于输出电压再加偏置电压，即DC侧需求的母线电压为。根据PFC的工作原理，PFC侧存在一个最小工作母线电压，该母线电压为输入电压直接整流得到，再加偏置电压，即PFC侧最小工作母线电压为。如果PFC侧的最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，则实际母线电压取PFC侧的最小工作母线电压，即；如果PFC侧的最小工作母线电压小于DC侧需求的母线电压，则实际母线电压取DC侧需求的母线电压，即。同时根据增益及母线电容的规格情况，限制实际最小母线电压为，实际最大母线电压为。因此。
输入线电压范围为；输出电压范围为；在环境温度以下，要求能恒功率输出，其中为最小恒功率输出电压点，且。
针对最恶劣的工况进行温升测试。在输入电压，输出电压条件下进行温升测试，得到在该工况下能稳定工作的输出功率。此时根据输出电压和母线电压的关系，得到DC侧需求的母线电压为；根据输入电压关系，得到PFC侧最小工作母线电压为。在该工况下，PFC侧最小工作母线电压会大于DC侧需求的母线电压，所以实际工作的母线电压。此时的LLC增益数据为。
因为在环境温度以下，要求能恒功率输出。即在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，也要恒功率输出。此时为恒功率范围的最小增益点。在该工况下，PFC侧最小工作母线电压依旧会大于DC侧需求的母线电压。所以实际工作的母线电压。此时的LLC增益数据为。
从上述分析可知，为整个工作范围内的最小增益，对应能稳定工作的最大功率P1为；为恒功率范围内的最小增益，其对应功率P2为。即在环境温度以下，增益数据大于，全程不允许降额，需要保持在恒功率输出；当增益数据小于，开始允许降额。且在整个工作范围内的最小增益上，稳定工作的功率为。根据这两个增益及其对应的输出功率情况，得出一条增益数据与输出功率的对应关系。增益每减小1，功率需下降。即增益数据在范围内的工况，如果其增益数据为其对应的功率为：。这样便完成了根据LLC增益数据定义功率曲线步骤。
最后，在上述功率曲线基础上，再进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
由于拓扑原因使得在一些工况会产生更大的热量，导致器件温度更高，比如：在相同时间周期内、相同输出电流的情况下，开关管和整流二极管开关切换次数越多，其产生的开通和关断损耗也就越大，从而带来的热量的越大，器件的温度就会越高。依据本方法制定的温度降额策略及温度保护策略以LLC增益情况为基础进行降额，无需再对LLC拓扑带来的特殊温升进行嵌套式降额。
上述简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法中，从LLC电路的硬件特性出发，主动通过LLC的增益数据情况进行功率降额。比原有的嵌套式降额，具有更简洁的温度降额控制逻辑；比原有的一刀切的温度降额方法，能让开关电源根据硬件特性尽可能大功率输出。该方法覆盖了所有特殊工况的功率情况，减少了对不同工况做不同的功率曲线嵌套的逻辑。同时，根据LLC增益情况进行降额，消除了因LLC电路特性带来温升，不需要再对LLC拓扑带来的特殊温度进行嵌套式降额。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，所述数字开关电源包括PFC侧的单相输入的有桥PFC电路和DCDC侧的全桥LLC电路，其特征在于，包括如下具体步骤：
步骤一，确定开关电源的运行数据；首先，根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系；然后，通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围；
步骤二，在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；
步骤三，在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率；
步骤四，根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及在最高输入电压、最小输出电压工作的增益数据；
步骤五，根据步骤四得到的增益数据和功率情况，定义该增益区间内的功率曲线；
步骤六，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略；
其中，所述步骤一中的根据变压器的变比，定义开关电源的输出电压和母线电压关系的具体步骤包括：
步骤1.1，DCDC侧变压器采用变比系数为K的隔离型变压器，DCDC侧母线电压与输出电压关系定义为：母线电压等于输出电压加第一偏置电压，即DC侧需求的母线电压=；
步骤1.2，PFC侧的有桥PFC电路的最小工作母线电压为：母线电压等于直接整流得到的加第二偏置电压，即PFC侧最小工作母线电压=；
步骤1.3，确定实际母线电压；
其中，所述第一偏置电压的取值为额定输出电压的3%；所述第二偏置电压的取值为额定输入线电压的10%；
其中，所述步骤四，根据输出电压和母线电压关系，确定恒功率范围内的最小增益数据及最高输入电压与最小输出电压的增益数据的具体步骤包括：
步骤4.1，根据输出电压和母线电压的关系，得到DC侧需求的母线电压为；根据输入电压关系，得到PFC侧最小工作母线电压为；在温度最恶劣的状态下，开关电源工作在最高输入电压、最小输出电压时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，所以实际工作的母线电压，因此，此时的LLC增益数据为；
步骤4.2，在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，恒功率输出，此时为恒功率范围的最小增益点；在环境温度下，在输入电压为最高输入电压，输出电压为时，PFC侧最小工作母线电压大于DC侧需求的母线电压，因此，实际工作的母线电压，此时的LLC增益数据为；
其中，所述步骤五，根据步骤四得到的增益数据和功率情况，定义这一段增益区间的功率曲线的具体步骤包括：
步骤5.1，为整个工作范围内的最小增益，对应能稳定工作的最大功率P1为；为恒功率范围内的最小增益，其对应功率P2为；在环境温度以下，增益数据大于，全程不允许降额，需要保持在恒功率输出；
步骤5.2，当增益数据小于，开始允许降额，且在整个工作范围内的最小增益上，稳定工作的功率为；
步骤5.3，根据上述两个增益及其对应的输出功率情况，得到增益数据与输出功率的对应关系：增益数据每减小1，输出功率需下降；
步骤5.4，电源的功率曲线定义为：当前增益数据大于恒功率范围内最小增益时，输出功率P=；当前增益数据小于恒功率范围内最小增益时，输出功率。
2.如权利要求1所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤1.3，确定实际母线电压的具体步骤包括：
步骤1.3.1，判断DC侧需求的母线电压是否大于PFC侧最小工作母线电压，若是，则转向步骤1.3.2；若否，则转向步骤1.3.3；
步骤1.3.2，实际母线电压取DC侧需求的母线电压，即；
步骤1.3.3，实际母线电压取PFC侧的最小工作母线电压，即。
3.如权利要求2所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤1.3中确定实际母线电压，根据增益及母线电容规格，限制实际最小母线电压为，实际最大母线电压为，因此实际母线电压的取值范围为：；
其中，母线电容规格是指母线电容能承受的最大电压；为在最高输入电压整流后得到的电压的基础上再加上5%的偏置电压；为母线电容能承受的最大电压*97%。
4.如权利要求1所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤一中的通过产品的设计需求文档，确定电源的输入电压范围、输出电压范围及恒功率工作的输出电压范围的具体步骤包括：
步骤1.4，依据产品的设计需求，确定输入电压范围；输出电压范围；以及恒功率工作的输出电压范围。
5.如权利要求4所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤二，在常温状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率的具体步骤包括：
步骤2.1，在环境温度下，在恒功率输出时，输出电压的工作范围为，输出恒功率为，为最小恒功率输出电压点，且；
其中，环境温度是指常温状态，温度范围为25℃±5℃。
6.如权利要求1所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤三，在温度最恶劣的状态下，测试最高输入电压、最低输出电压工作时，电源能稳定工作的最大输出功率的具体步骤包括：
步骤3.1，将电源模块放置于可控环境的温箱中，将温箱的环境温度设置为最恶劣的温度环境，测试在输入电压为，输出电压为的条件下，电源模块能稳定工作的输出功率。
7.如权利要求1所述的简化数字开关电源温度降额控制逻辑的方法，其特征在于，所述步骤六，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试，最后结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略的具体步骤包括：
步骤6.1，在LLC增益设计的功率曲线基础上，进行不同环境温度的温度测试；
步骤6.2，结合温度数据对所述功率曲线进行百分比降额，制定温度降额策略及温度保护策略。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337215A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 深圳市科华恒盛科技有限公司 功率变换电路的功率降额方法、装置、终端及存储介质
CN116613979A (zh) * 2023-05-24 2023-08-18 深圳市能效电气技术有限公司 一种开关电源的过温保护方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117833636A (zh) * 2024-01-05 2024-04-05 深圳市正浩创新科技股份有限公司 功率转换电路的控制方法、功率转换设备及储能设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114337215A (zh) * 2021-11-30 2022-04-12 深圳市科华恒盛科技有限公司 功率变换电路的功率降额方法、装置、终端及存储介质
CN116613979A (zh) * 2023-05-24 2023-08-18 深圳市能效电气技术有限公司 一种开关电源的过温保护方法

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