一种开关电源的控制方法、装置、开关电源和存储介质与流程

1.本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种开关电源的控制方法、装置、开关电源和存储介质，尤其涉及一种dc-dc变换器电路的保护及控制方法、装置、开关电源(如dc-dc变换器电路)和存储介质。


背景技术：

2.电子系统，需要采用dc-dc转换的buck电路作为供电电源。随着电子系统的工作频率的不断提高和工作电压的不断降低，要求供电电源的输出电流的纹波越来越小。另外，在电子系统中，对于便携式电子设备的而言，由于便携式电子设备的安装空间有限、且整体结构日益“轻薄”，要求便携式电子设备的供电电源的设计中采用体积小、高度低的电子元器件。
3.相关方案中，buck电路的输出电流的纹波较大，在大功率情况下buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积，会因为buck电路的输出电流(即buck电路中功率器件的电流)的大小而增加，但这与便携式电子设备的供电电源的设计要求不相符。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种开关电源的控制方法、装置、开关电源和存储介质，以解决便携式电子设备的供电电源的设计要求是需要采用体积小、高度低的电子元器件，但是，在便携式电子设备需要采用dc-dc转换的buck电路作为供电电源时，由于buck电路的输出电流的纹波较大，在大功率情况下buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积，会因为buck电路的输出电流的大小而增加，而这与便携式电子设备的供电电源的设计要求不相符的问题，达到通过采用由两级buck电路构成的dc-dc变换器电路作为便携式电子设备的供电电源，控制两级buck电路交替工作，能够减小每级buck电路中通过的电流，所以每级buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积能够相应地减小的效果。
6.本发明提供一种开关电源的控制方法中，所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；所述开关电源的控制方法，包括：在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能；在所述buck变换电路的驱动电路使能的情
况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电；在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流；根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。
7.在一些实施方式中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，包括：将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压；将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值；将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流；根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比；根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。
8.在一些实施方式中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；其中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与根据所述buck变换电路的输入电压采样
值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。
9.在一些实施方式中，还包括：获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度；根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。
10.在一些实施方式中，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括：若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理；其中，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。
11.与上述方法相匹配，本发明另一方面提供一种开关电源的控制装置中，所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；所述开关电源的控制装置，包括：控制单元，被配置为在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能；所述控制单元，还被配置为在所述buck变换电路的驱动电路使能的情况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电；获取单元，被配置为在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流；所述控制单元，还被配
置为根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。
12.在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，包括：将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压；将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值；将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流；根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比；根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。
13.在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；其中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。
14.在一些实施方式中，还包括：所述获取单元，还被配置为获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度；所述控制单元，还被配置为根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。
15.在一些实施方式中，所述控制单元，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、
所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括：若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理；其中，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。
16.与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种开关电源，包括：以上所述的开关电源的控制装置。
17.与上述方法相匹配，本发明再一方面提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的开关电源的控制方法。
18.由此，本发明的方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，从而，通过采用由两级buck电路构成的dc-dc变换器电路作为便携式电子设备的供电电源，控制两级buck电路交替工作，能够减小每级buck电路中通过的电流，所以每级buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积能够相应地减小。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.图1为本发明的开关电源的控制方法的一实施例的流程示意图；
22.图2为本发明的方法中对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的一实施例的流程示意图；
23.图3为本发明的方法中对所述第一级buck电路和所述第二级buck电路进行保护的一实施例的流程示意图；
24.图4为本发明的开关电源的控制装置的一实施例的结构示意图；
25.图5为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置的一实施例的结构示意图；
26.图6为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中主电路的一实施例的结构示意图；
27.图7为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中以buck电路1的控制流程示意图；
28.图8为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中保护电路的一实施例的结构示意
图；
29.图9为本发明的dc-dc变换器电路的控制方法的一实施例的流程示意图。
30.结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
31.102-获取单元；104-控制单元。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.考虑到，便携式电子设备的供电电源的设计要求是需要采用体积小、高度低的电子元器件，但是，在便携式电子设备需要采用dc-dc转换的buck电路作为供电电源时，由于buck电路的输出电流的纹波较大，在大功率情况下buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积，会因为buck电路的输出电流的大小而增加，而这与便携式电子设备的供电电源的设计要求不相符。所以，针对便携式电子设备的供电电源的设计要求，在采用dc-dc转换的buck电路作为供电电源时，需要采用dc-dc转换的buck电路的体积，以减小采用dc-dc转换的buck电路作为便携式电子设备的供电电源时供电电源的体积。
34.因此，本发明的方案提出一种开关电源的控制方法，具体是一种dc-dc变换器电路的保护及控制方法，以针对由双buck电路(即第一级buck电路和第二级buck电路)构成的两级buck电路，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，不仅实现了对dc-dc变换器电路的保护，还实现了在大功率情况下对dc-dc变换器电路中每级buck电路的体积的减小。其中，在两级buck电路交替工作的情况下，每级buck电路中通过的电流，只占dc-dc变换器电路中通过的总电流的一半，在每级buck电路中通过的电流小的情况下，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)中通过的电流也小，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积就可以相应地减小，从而，能够有效减小每级buck电路的体积。
35.根据本发明的实施例，提供了一种开关电源的控制方法，如图1所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块，第一开关管模块如开关管g1，第二开关管模块如开关管g2，第一电感模块如电感l1，第二电感模块如电感l2；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块，第三开关管模块如开关管g3，第四开关管模块如开关管g4，第三电感模块如电感l3，第四电感模块如电感l4；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；具体地，所述buck变换电路的驱动电路的输入端，与控制电路如mcu的输出端或保护电路的输出端相连；所述buck变换电路的驱动电路的输出端，分别与
所述第一开关管模块的驱动端、所述第二开关管模块的驱动端、所述第三开关管模块的驱动端和所述第四开关管模块的驱动端相连，所述第一开关管模块的驱动端如开关管g1的基极，所述第二开关管模块的驱动端如开关管g2的基极，所述第三开关管模块的驱动端如开关管g3的基极，所述第四开关管模块的驱动端如开关管g4的基极。具体地，图5为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置的一实施例的结构示意图。如图5所示，dc-dc变换器电路的控制装置，包括：滤波电路、buck变换电路、驱动电路、采样电路、保护电路和mcu。其中，buck变换电路，包括：buck电路1、buck电路2。电源经滤波电路和buck变换电路后输出至负载。mcu，分别与驱动电路、保护电路和采样电路相连。mcu，还经保护电路后连接至驱动电路，驱动电路连接至buck变换电路。buck变换电路，还经采样电路后连接至保护电路，保护电路连接至mcu。其中，如图5所示的dc-dc变换器电路的控制装置，工作时，电源输入后经过滤波电路，给buck电路1、buck电路2供电，buck电路1、buck电路2的电压和电流，通过采样电路发送到mcu和保护电路，mcu处理自采样电路和保护电路接收到的数据后，发出驱动信号给驱动电路以驱动buck电路1和buck电路2。
36.图6为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中主电路的一实施例的结构示意图。如图6所示，buck电路1和buck电路2，构成两级交错式的buck变换电路；vin为电源的直流输入电压。如图6所示，第一级buck电路(即buck电路1)，包括：开关管g1和开关管g2、二极管d1和二极管d2、电感l1和电感l2、电容器c1、直流输出电压v
out1
。采样电路，包括：电压采样模块1、电压采样模块2和电流采样模块1。电压采样模块1用于采样电压v
in
，电压采样模块1包括电阻r1和电阻r2。电压采样模块2用于采样电压v
fdb1
，电压采样模块2包括电阻r3和电阻r4。电流采样模块1用于采样电流i
fdb1
，电流采样模块1包括采样电阻rs1、以及运放电路或电流传感器。第二级buck(即buck电路2)，包括：开关管g3和开关管g4、二极管d3和二极管d4、电感l3和电感l4、电容器c2、直流输出电压v
out2
。采样电路还包括电压采样模块3和电流采样模块2。电压采样模块3用于采样电压v
fdb2
，电压采样模块3包括电阻r5和电阻r6。电流采样模块2用于采样电流i
fdb2
，电流采样模块2包括采样电阻rs2、以及运放电路或电流传感器。驱动电路包括驱动电路，驱动电路可以接收mcu输出pwm信号，该pwm信号的电压和电流都很小，需要通过驱动推挽式放大电路将电压和电流放大，才可以驱动开关管g1、开关管g2、开关管g3和开关管g4。
37.在图6所示的例子中，直流输入电压vin，经电阻r1和电阻r2后接地。电阻r1和电阻r2的公共端，经电压采样模块1后输出电压v
in
至mcu的第一输入端。直流输入电压vin，还分别连接至开关管g1的集电极c和开关管g2的集电极c。驱动电路的g1信号驱动端，连接至开关管g1的基极。驱动电路的g2信号驱动端，连接至开关管g2的基极。开关管g1的发射极e连接至二极管d1的阴极，二极管d1的阳极连接至采样电阻rs1的第一连接端。开关管g1的发射极e还经电感l1后连接至电容器c1的第一连接端。开关管g2的发射极e连接至二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接至采样电阻rs1的第一连接端。开关管g2的发射极e还经电感l2后连接至电容器c1的第二连接端。电容器c1的第二连接端与采样电阻rs1的第二连接端相连。电容器c1的输出端输出直流输出电压v
out1
。采样电阻rs1的第一连接端，经电流采样模块1后输出电流i
fdb1
至mcu的第二输入端。
38.在图6所示的例子中，直流输出电压vout1，经电阻r3和电阻r4后接电容器c1的第二端。即，电阻r3和电阻r4串联后，并联在电容器c1的两端。电阻r3和电阻r4的公共端，经电
压采样模块2后输出电压v
fdb1
至mcu的第三输入端。直流输出电压v
out1
，还分别连接至开关管g3的集电极c和开关管g4的集电极c。驱动电路的g3信号驱动端，连接至开关管g3的基极。驱动电路的g4信号驱动端，连接至开关管g4的基极。开关管g3的发射极e连接至二极管d3的阴极，二极管d3的阳极连接至采样电阻rs2的第一连接端。开关管g3的发射极e还经电感l3后连接至电容器c2的第一连接端。开关管g4的发射极e连接至二极管d4的阴极，二极管d4的阳极连接至采样电阻rs2的第一连接端。开关管g4的发射极e还经电感l4后连接至电容器c2的第二连接端。电容器c2的第二连接端与采样电阻rs2的第二连接端相连。电容器c2的输出端输出直流输出电压v
out2
。电阻r5和电阻r6串联后，并联在电容器c2的两端，且电阻r6远离电阻r5的一端接地，电阻r7，并联在电阻r5与电阻r6的串联支路的两端。采样电阻rs2的第一连接端，经电流采样模块2后输出电流i
fdb2
至mcu的第四输入端。电阻r5和电阻r6的公共端，经电压采样模块3后输出电压v
fdb2
值mcu的第五输入端。mcu能够输出信号g1、信号g2、信号g3、信号g4至驱动电路，以使驱动电路基于信号g1输出信号g1、基于信号g2输出信号g2、基于信号g3输出信号g3、基于信号g4输出信号g4。
39.在本发明的方案中，如图1所示，所述开关电源的控制方法，包括：步骤s110至步骤s140。
40.在步骤s110处，在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能。
41.在步骤s120处，在所述buck变换电路的驱动电路使能的情况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电。
42.在步骤s130处，在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值，如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值，如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流，如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值，如第二级buck电路的输出电压v
fdb2
；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流，如第一级buck电路的电感电流i
fdb2
。
43.在步骤s140处，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。
44.本发明的方案提供的一种dc-dc变换器电路的保护及控制方法，针对由双buck电路(即第一级buck电路和第二级buck电路)构成的两级buck电路，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路
的电感电流，控制两级buck电路交替工作，不仅实现了对dc-dc变换器电路的保护，还实现了在大功率情况下对dc-dc变换器电路中每级buck电路的体积的减小。其中，在两级buck电路交替工作的情况下，每级buck电路中通过的电流，只占dc-dc变换器电路中通过的总电流的一半，在每级buck电路中通过的电流小的情况下，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)中通过的电流也小，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积就可以相应地减小，从而，能够有效减小每级buck电路的体积。
45.在一些实施方式中，步骤s140中根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体过程，参见以下示例性说明。
46.下面结合图2所示本发明的方法中对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的一实施例流程示意图，进一步说明步骤s140中对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体过程，包括：步骤s210至步骤s250。
47.步骤s210，将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压，如电压环控制器1的输出电压v
out1
。
48.步骤s220，将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值。
49.步骤s230，将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流，如电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
。
50.步骤s240，在输出所述第一级buck电路的电流环输出电流之后，根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比。
51.步骤s250，在确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比之后，根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。
52.具体地，图7为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中以buck电路1的控制流程示意图。如图7所示，v
fdb1
为第一级buck电路的输出电压，v
set
为第一级buck电路的输出电压设定值，error1为偏差1，v
out1
为电压环控制器1的输出电压，v
in
为dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压，i
set
为输出电流设定值，i
fdb1
为第一级buck电路的电感电流，error2为偏差2，i
out1
为电流环控制器1的输出电流。
53.如图7所示，第一级buck电路的输出电压设定值v
set
输入至比较器1的同相输入端，第一级buck电路的输出电压v
fdb1
输入至比较器1的反相输入端，比较器1的输出端输出偏差1即error1至电压环控制器1的输入端。电压环控制器1的输出端输出电压v
out1
。电压环控制器1的输出电压v
out1
输入至乘法器的第一输入端，dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
输入至乘法器的第二输入端，乘法器的输出端输出输出电流设定值i
set
。输出电流设定值i
set
输入至比较器2的同相输入端，第一级buck电路的电感电流i
fdb1
输入至比较器2的反相
输入端，比较器2输出偏差2即error2至电流环控制器1的输入端。电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
。
54.参见图6和图7所示的例子，dc-dc变换器电路的控制装置通过两级交错式的buck电路进行两级降压实现，电源的输入电压经滤波电路后得到电源的直流输入电压vin，第一级buck电路降压到中间电压即第一级buck电路的直流输出电压v
out1
，第二级buck电路再降压后稳定输出电压v
out2
实现低电压大电流的直流电源的稳定输出。
55.以第一级buck电路为例，电源的输入电压经滤波电路后得到电源的直流输入电压vin，电源的直流输入电压vin通过电阻r1和电阻r2构成的分压检测电路进行电压采样，得到dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
。通过电流采样模块1进行电流采样，如检测采样电阻rs1前后两端电压差进行电流检测，通过运放电路将采样信号放大进行电流采样，得到第一级buck电路的电感电流i
fdb1
。具体地，可以是根据a/d输入得到的电压采样值即第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值v
in
、电感电流采样值即第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，电压环控制器1的输出电压v
out1
为第一级buck电路的输出电压v
fdb1
与第一级buck电路的输出电压设定值v
set
之差error1经pi控制器(即图7中电压环控制器1)输出的值，电压环控制器1的输出电压v
out1
与dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
相乘得到输出电流设定值i
set
，电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
为第一级buck电路的电感电流i
fdb1
与输出电流设定值i
set
之差error2经pi控制器(即图7中电流环控制器1)输出的值。信号g1和信号g2为开关管g1和开关管g2的开关或关断的占空比，根据计算得到的电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
的大小，设定信号g1和信号g2的占空比。例如：若计算得到的电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
过高，则通过采样输出端电流，反馈给主芯片(mcu)，主芯片进行误差比较(如比较设定和实际电流差值)进行调节，输出占空比较小的g1、g2控制信号进行调节。
56.图9为本发明的dc-dc变换器电路的控制方法的一实施例的流程示意图。
57.如图9所示，dc-dc变换器电路的控制装置的控制流程，包括：
58.步骤1、在接收到用于对dc-dc变换器电路进行自检的自检指令的情况下，根据自检指令，buck变换电路(包括buck电路1和buck电路2)的驱动电路开始使能，之后执行步骤2。在未接收到自检指令的情况下，buck变换电路(包括buck电路1和buck电路2)的驱动电路不使能。其中，自检指令是主芯片mcu发出，可检测各模块数据(比如电压、电流、温度、故障信号等)，若无异常可发出使能指令工作。
59.步骤2、获取a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，之后执行步骤3。
60.步骤3、根据a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，之后执行步骤4和步骤5。
61.步骤5、根据步骤3计算得到的用于驱动开关管的pwm信号的占空比，输出pwm信号，执行步骤6。
62.步骤6、根据步骤5输出的pwm信号，控制第一级buck电路中的开关管g1和开关管g2
动作，第一级buck电路实现降压，之后返回步骤3，通过不断更新计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，实现输出电压跟随设定值v
set
的控制目标，保持输出电流的纹波较小。
63.在一些实施方式中，步骤s140中根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：在确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比之后，根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，并以此循环控制。
64.其中，步骤s140中根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与步骤s140中根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。
65.具体地，如图9所示，dc-dc变换器电路的控制装置的控制流程，还包括：在步骤3中，根据a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，之后还执行步骤4。
66.步骤4、根据步骤3计算得到的用于驱动开关管的pwm信号的占空比，计算下一刻a/d采样的触发时刻，以返回步骤2。
67.通过占空比，可确定开关管的开关时间，ad采样时只需在开关时间采样即可。
68.在一些实施方式中，本发明的方案所述的开关电源的控制方法，还包括：对所述第一级buck电路和所述第二级buck电路进行保护的过程。
69.下面结合图3所示本发明的方法中对所述第一级buck电路和所述第二级buck电路进行保护的一实施例流程示意图，进一步说明对所述第一级buck电路和所述第二级buck电路进行保护的具体过程，包括：步骤s310至步骤s320。
70.步骤s310，获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度。
71.步骤s320，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。
72.具体地，图8为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中保护电路的一实施例的结构示意图。比较器u1、比较器u2和比较器u3，分别进行电压、电流和温度的检测并触发保护，使用与非门逻辑芯片或者或门逻辑芯片作为逻辑判定单元u4输出故障保护信号给mcu和驱
动电路，以使mcu和驱动电路同时接收故障保护信号进行故障关断，增加可靠性。
73.在本发明的方案中，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，可以实现对dc-dc变换器电路的电流、电压、温度的检测和保护，可以使dc-dc变换器电路的可靠性更高。例如：若检测到dc-dc变换器电路的电流、电压、温度中任一工作参数的任何异常，则使dc-dc变换器电路停止工作，防止dc-dc变换器电路中的电子元器件损坏。
74.在一些实施方式中，步骤s320中根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括以下任一种保护情形：
75.第一种保护情形：若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，通过分压检测电路(如电压采样模块2)进行电压采样。采样电压信号(如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
)输入比较器u1与设定电压(如第一级buck电路的输出电压设定值v
set
)进行比较，若采样电压高于设定电压，比较器u1输出的电平翻转，输出高电平至逻辑判定单元u4。
76.第二种保护情形：若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，通过采样电阻rs(如采样电阻rs1)进行电流采样，采样电流信号(如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
)与设定保护电流(如输出电流设定值i
set
)通过比较器u2进行比较，若采样电流高于设定电流，则输出高电平至逻辑判定单元u4。
77.第三种保护情形：若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，可增加温度检测电路，检测第一级buck电路的元器件温度，与设定温度进行比较，若超出设定温度，比较器u3输出的电平翻转，输出高电平至逻辑判定单元u4，可进行限降频处理。例如：若温度过高，逻辑判定单元u4收到温度过高信号，mcu就会限制pwm输出，使其工作在低频模式下，开关频率和输出都会变低，从而实现限频处理。
78.其中，步骤s320中根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与步骤s320中根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。
79.具体地，参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，当逻辑判定单元u4判断第一级buck电路故障，则发送故障信号至mcu和驱动电路，此时驱动电路停止发送pwm信号(即进行硬关断)，mcu停止发送pwm信号。
80.参见图5至图9所示的例子，两级buck电路均有保护电路如图8所示的保护模块，通过分压检测电路(如电压采样模块2)进行电压采样。采样电压信号(如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、第二级buck电路的输出电压v
fdb2
)输入比较器u1与设定电压(如输出电压设定值v
set
)进行比较，若采样电压高于设定电压，比较器u1输出的电平翻转，输出高电平至逻辑判定单元u4。通过采样电阻rs(如采样电阻rs1)进行电流采样，采样电流信号(如第一级
buck电路的电感电流i
fdb1
、第二级buck电路的电感电流i
fdb2
)与设定保护电流(如输出电流设定值i
set
)通过比较器u2进行比较，若采样电流高于设定电流，则输出高电平至逻辑判定单元u4。当逻辑判定单元u4判断第一级buck电路或第一级buck电路故障，则发送故障信号至mcu和驱动电路，此时驱动电路停止发送pwm信号(即进行硬关断)，mcu停止发送pwm信号，直到故障被清除。
81.在本发明的方案中，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，等同于两路buck电路(即两级buck电路)交替工作，每一路buck电路中只需要通过dc-dc变换器电路的总电流的一半，从而使每一路buck电路减小了一半的电流应力，所以，每一路buck电路的体积和成本都会相应地降低。这样，在大功率情况下，两级buck电路可以将通过每级buck电路的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的电流减小一半，从而至少减小每级buck电路的功率器件中电感的体积，有效降低了dc-dc变换器电路的体积，也降低了控制器成本(即开关电源的整体控制板)和pcb板的面积，例如：以开关电源的整体控制板中的开关管为例，若采用交错buck电路，使用了两个10a的开关管，但是能达到一个20a开关管的效果，而2个10a开关管价格比单个20a的要便宜，如此便降低了成本；并且，本发明的方案中，由于只需设置buck电路和检测电路，而不需要设置其他复杂的拓扑电路，使得dc-dc变换器电路的结构简单。在本发明的方案中，在每一路buck电路减小了一半的电流应力的情况下，可以使dc-dc变换器电路的输出电压更加稳定，有良好的动态性能。
82.采用本实施例的技术方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，从而，通过采用由两级buck电路构成的dc-dc变换器电路作为便携式电子设备的供电电源，控制两级buck电路交替工作，能够减小每级buck电路中通过的电流，所以每级buck电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积能够相应地减小。
83.根据本发明的实施例，还提供了对应于开关电源的控制方法的一种开关电源的控制装置。参见图4所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块，第一开关管模块如开关管g1，第二开关管模块如开关管g2，第一电感模块如电感l1，第二电感模块如电感l2；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块，第三开关管模块如开关管g3，第四开关管模块如开关管g4，第三电感模块如电感l3，第四电感模块如电感l4；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；具体地，所述buck变换电路的驱动电路的输入端，与控制电路如mcu的输出端或保护电路的输出端相连；所述buck变
换电路的驱动电路的输出端，分别与所述第一开关管模块的驱动端、所述第二开关管模块的驱动端、所述第三开关管模块的驱动端和所述第四开关管模块的驱动端相连，所述第一开关管模块的驱动端如开关管g1的基极，所述第二开关管模块的驱动端如开关管g2的基极，所述第三开关管模块的驱动端如开关管g3的基极，所述第四开关管模块的驱动端如开关管g4的基极。具体地，图5为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置的一实施例的结构示意图。如图5所示，dc-dc变换器电路的控制装置，包括：滤波电路、buck变换电路、驱动电路、采样电路、保护电路和mcu。其中，buck变换电路，包括：buck电路1、buck电路2。电源经滤波电路和buck变换电路后输出至负载。mcu，分别与驱动电路、保护电路和采样电路相连。mcu，还经保护电路后连接至驱动电路，驱动电路连接至buck变换电路。buck变换电路，还经采样电路后连接至保护电路，保护电路连接至mcu。其中，如图5所示的dc-dc变换器电路的控制装置，工作时，电源输入后经过滤波电路，给buck电路1、buck电路2供电，buck电路1、buck电路2的电压和电流，通过采样电路发送到mcu和保护电路，mcu处理自采样电路和保护电路接收到的数据后，发出驱动信号给驱动电路以驱动buck电路1和buck电路2。
84.图6为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中主电路的一实施例的结构示意图。如图6所示，buck电路1和buck电路2，构成两级交错式的buck变换电路；vin为电源的直流输入电压。如图6所示，第一级buck电路(即buck电路1)，包括：开关管g1和开关管g2、二极管d1和二极管d2、电感l1和电感l2、电容器c1、直流输出电压v
out1
。采样电路，包括：电压采样模块1、电压采样模块2和电流采样模块1。电压采样模块1用于采样电压v
in
，电压采样模块1包括电阻r1和电阻r2。电压采样模块2用于采样电压v
fdb1
，电压采样模块2包括电阻r3和电阻r4。电流采样模块1用于采样电流i
fdb1
，电流采样模块1包括采样电阻rs1、以及运放电路或电流传感器。第二级buck(即buck电路2)，包括：开关管g3和开关管g4、二极管d3和二极管d4、电感l3和电感l4、电容器c2、直流输出电压v
out2
。采样电路还包括电压采样模块3和电流采样模块2。电压采样模块3用于采样电压v
fdb2
，电压采样模块3包括电阻r5和电阻r6。电流采样模块2用于采样电流i
fdb2
，电流采样模块2包括采样电阻rs2、以及运放电路或电流传感器。驱动电路包括驱动电路，驱动电路可以接收mcu输出pwm信号，该pwm信号的电压和电流都很小，需要通过驱动推挽式放大电路将电压和电流放大，才可以驱动开关管g1、开关管g2、开关管g3和开关管g4。
85.在图6所示的例子中，直流输入电压vin，经电阻r1和电阻r2后接地。电阻r1和电阻r2的公共端，经电压采样模块1后输出电压v
in
至mcu的第一输入端。直流输入电压vin，还分别连接至开关管g1的集电极c和开关管g2的集电极c。驱动电路的g1信号驱动端，连接至开关管g1的基极。驱动电路的g2信号驱动端，连接至开关管g2的基极。开关管g1的发射极e连接至二极管d1的阴极，二极管d1的阳极连接至采样电阻rs1的第一连接端。开关管g1的发射极e还经电感l1后连接至电容器c1的第一连接端。开关管g2的发射极e连接至二极管d2的阴极，二极管d2的阳极连接至采样电阻rs1的第一连接端。开关管g2的发射极e还经电感l2后连接至电容器c1的第二连接端。电容器c1的第二连接端与采样电阻rs1的第二连接端相连。电容器c1的输出端输出直流输出电压v
out1
。采样电阻rs1的第一连接端，经电流采样模块1后输出电流i
fdb1
至mcu的第二输入端。
86.在图6所示的例子中，直流输出电压vout1，经电阻r3和电阻r4后接电容器c1的第二端。即，电阻r3和电阻r4串联后，并联在电容器c1的两端。电阻r3和电阻r4的公共端，经电
压采样模块2后输出电压v
fdb1
至mcu的第三输入端。直流输出电压v
out1
，还分别连接至开关管g3的集电极c和开关管g4的集电极c。驱动电路的g3信号驱动端，连接至开关管g3的基极。驱动电路的g4信号驱动端，连接至开关管g4的基极。开关管g3的发射极e连接至二极管d3的阴极，二极管d3的阳极连接至采样电阻rs2的第一连接端。开关管g3的发射极e还经电感l3后连接至电容器c2的第一连接端。开关管g4的发射极e连接至二极管d4的阴极，二极管d4的阳极连接至采样电阻rs2的第一连接端。开关管g4的发射极e还经电感l4后连接至电容器c2的第二连接端。电容器c2的第二连接端与采样电阻rs2的第二连接端相连。电容器c2的输出端输出直流输出电压v
out2
。电阻r5和电阻r6串联后，并联在电容器c2的两端，且电阻r6远离电阻r5的一端接地，电阻r7，并联在电阻r5与电阻r6的串联支路的两端。采样电阻rs2的第一连接端，经电流采样模块2后输出电流i
fdb2
至mcu的第四输入端。电阻r5和电阻r6的公共端，经电压采样模块3后输出电压v
fdb2
值mcu的第五输入端。mcu能够输出信号g1、信号g2、信号g3、信号g4至驱动电路，以使驱动电路基于信号g1输出信号g1、基于信号g2输出信号g2、基于信号g3输出信号g3、基于信号g4输出信号g4。
87.在本发明的方案中，如图4所示，所述开关电源的控制装置，包括：获取单元102和控制单元104。
88.其中，所述控制单元104，被配置为在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能。该控制单元104的具体功能及处理参见步骤s110。
89.所述控制单元104，还被配置为在所述buck变换电路的驱动电路使能的情况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s120。
90.所述获取单元102，被配置为在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值，如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值，如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流，如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值，如第二级buck电路的输出电压v
fdb2
；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流，如第一级buck电路的电感电流i
fdb2
。该获取单元102的具体功能及处理参见步骤s130。
91.所述控制单元104，还被配置为根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。该控制单元104的具
体功能及处理还参见步骤s140。
92.本发明的方案提供的一种dc-dc变换器电路的保护及控制装置，针对由双buck电路(即第一级buck电路和第二级buck电路)构成的两级buck电路，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，不仅实现了对dc-dc变换器电路的保护，还实现了在大功率情况下对dc-dc变换器电路中每级buck电路的体积的减小。其中，在两级buck电路交替工作的情况下，每级buck电路中通过的电流，只占dc-dc变换器电路中通过的总电流的一半，在每级buck电路中通过的电流小的情况下，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)中通过的电流也小，每级buck电路中功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积就可以相应地减小，从而，能够有效减小每级buck电路的体积。
93.在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，包括：
94.所述控制单元104，具体还被配置为将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压，如电压环控制器1的输出电压v
out1
。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s210。
95.所述控制单元104，具体还被配置为将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s220。
96.所述控制单元104，具体还被配置为将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流，如电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s230。
97.所述控制单元104，具体还被配置为在输出所述第一级buck电路的电流环输出电流之后，根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s240。
98.所述控制单元104，具体还被配置为在确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比之后，根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s250。
99.具体地，图7为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中以buck电路1的控制流程示意图。如图7所示，v
fdb1
为第一级buck电路的输出电压，v
set
为第一级buck电路的输出电压设定值，error1为偏差1，v
out1
为电压环控制器1的输出电压，v
in
为dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压，i
set
为输出电流设定值，i
fdb1
为第一级buck电路的电感电流，error2为偏差2，i
out1
为电流环控制器1的输出电流。
100.如图7所示，第一级buck电路的输出电压设定值v
set
输入至比较器1的同相输入端，第一级buck电路的输出电压v
fdb1
输入至比较器1的反相输入端，比较器1的输出端输出偏差1即error1至电压环控制器1的输入端。电压环控制器1的输出端输出电压v
out1
。电压环控制器1的输出电压v
out1
输入至乘法器的第一输入端，dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
输入至乘法器的第二输入端，乘法器的输出端输出输出电流设定值i
set
。输出电流设定值i
set
输入至比较器2的同相输入端，第一级buck电路的电感电流i
fdb1
输入至比较器2的反相输入端，比较器2输出偏差2即error2至电流环控制器1的输入端。电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
。
101.参见图6和图7所示的例子，dc-dc变换器电路的控制装置通过两级交错式的buck电路进行两级降压实现，电源的输入电压经滤波电路后得到电源的直流输入电压vin，第一级buck电路降压到中间电压即第一级buck电路的直流输出电压v
out1
，第二级buck电路再降压后稳定输出电压v
out2
实现低电压大电流的直流电源的稳定输出。
102.以第一级buck电路为例，电源的输入电压经滤波电路后得到电源的直流输入电压vin，电源的直流输入电压vin通过电阻r1和电阻r2构成的分压检测电路进行电压采样，得到dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
。通过电流采样模块1进行电流采样，如检测采样电阻rs1前后两端电压差进行电流检测，通过运放电路将采样信号放大进行电流采样，得到第一级buck电路的电感电流i
fdb1
。具体地，可以是根据a/d输入得到的电压采样值即第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值v
in
、电感电流采样值即第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，电压环控制器1的输出电压v
out1
为第一级buck电路的输出电压v
fdb1
与第一级buck电路的输出电压设定值v
set
之差error1经pi控制器(即图7中电压环控制器1)输出的值，电压环控制器1的输出电压v
out1
与dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
相乘得到输出电流设定值i
set
，电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
为第一级buck电路的电感电流i
fdb1
与输出电流设定值i
set
之差error2经pi控制器(即图7中电流环控制器1)输出的值。信号g1和信号g2为开关管g1和开关管g2的开关或关断的占空比，根据计算得到的电流环控制器1的输出端输出电流i
out1
的大小，设定信号g1和信号g2的占空比。
103.图9为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置的一实施例的流程示意图。
104.如图9所示，dc-dc变换器电路的控制装置的控制流程，包括：
105.步骤1、在接收到用于对dc-dc变换器电路进行自检的自检指令的情况下，根据自检指令，buck变换电路(包括buck电路1和buck电路2)的驱动电路开始使能，之后执行步骤2。在未接收到自检指令的情况下，buck变换电路(包括buck电路1和buck电路2)的驱动电路不使能。
106.步骤2、获取a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，之后执行步骤3。
107.步骤3、根据a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，之后执行步骤4和步骤5。
108.步骤5、根据步骤3计算得到的用于驱动开关管的pwm信号的占空比，输出pwm信号，
执行步骤6。
109.步骤6、根据步骤5输出的pwm信号，控制第一级buck电路中的开关管g1和开关管g2动作，第一级buck电路实现降压，之后返回步骤3，通过不断更新计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，实现输出电压跟随设定值v
set
的控制目标，保持输出电流的纹波较小。
110.在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：所述控制单元104，具体还被配置为在确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比之后，根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，并以此循环控制。
111.其中，所述控制单元104，具体还被配置为根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与所述控制单元104，具体还被配置为根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。
112.具体地，如图9所示，dc-dc变换器电路的控制装置的控制流程，还包括：在步骤3中，根据a/d触发时刻读取输出电压采样值如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、输入电压采样值如dc-dc变换器电路的控制装置的输入电压v
in
，电流采样值如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
，计算用于驱动开关管的pwm信号的占空比，之后还执行步骤4。
113.步骤4、根据步骤3计算得到的用于驱动开关管的pwm信号的占空比，计算下一刻a/d采样的触发时刻，以返回步骤2。
114.在一些实施方式中，本发明的方案所述的开关电源的控制装置，还包括：对所述第一级buck电路和所述第二级buck电路进行保护的过程，具体如下：
115.所述获取单元102，还被配置为获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度。该获取单元102的具体功能及处理还参见步骤s310。
116.所述控制单元104，还被配置为根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。该控制单元104的具体功能及处理还参见步骤s320。
117.具体地，图8为本发明的dc-dc变换器电路的控制装置中保护电路的一实施例的结构示意图。比较器u1、比较器u2和比较器u3，分别进行电压、电流和温度的检测并触发保护，使用与非门逻辑芯片或者或门逻辑芯片作为逻辑判定单元u4输出故障保护信号给mcu和驱
动电路，以使mcu和驱动电路同时接收故障保护信号进行故障关断，增加可靠性。
118.在本发明的方案中，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，可以实现对dc-dc变换器电路的电流、电压、温度的检测和保护，可以使dc-dc变换器电路的可靠性更高。例如：若检测到dc-dc变换器电路的电流、电压、温度中任一工作参数的任何异常，则使dc-dc变换器电路停止工作，防止dc-dc变换器电路中的电子元器件损坏。
119.在一些实施方式中，所述控制单元104，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括以下任一种保护情形：
120.第一种保护情形：所述控制单元104，具体还被配置为若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，通过分压检测电路(如电压采样模块2)进行电压采样。采样电压信号(如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
)输入比较器u1与设定电压(如第一级buck电路的输出电压设定值v
set
)进行比较，若采样电压高于设定电压，比较器u1输出的电平翻转，输出高电平至逻辑判定单元u4。
121.第二种保护情形：所述控制单元104，具体还被配置为若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，通过采样电阻rs(如采样电阻rs1)进行电流采样，采样电流信号(如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
)与设定保护电流(如输出电流设定值i
set
)通过比较器u2进行比较，若采样电流高于设定电流，则输出高电平至逻辑判定单元u4。
122.第三种保护情形：所述控制单元104，具体还被配置为若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理。参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，可增加温度检测电路，检测第一级buck电路的元器件温度，与设定温度进行比较，若超出设定温度，比较器u3输出的电平翻转，输出高电平至逻辑判定单元u4，可进行限降频处理。
123.其中，所述控制单元104，具体还被配置为根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与所述控制单元104，具体还被配置为根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。
124.具体地，参见图8所示的例子，以第一级buck电路为例，当逻辑判定单元u4判断第一级buck电路故障，则发送故障信号至mcu和驱动电路，此时驱动电路停止发送pwm信号(即进行硬关断)，mcu停止发送pwm信号。
125.参见图5至图9所示的例子，两级buck电路均有保护电路如图8所示的保护模块，通过分压检测电路(如电压采样模块2)进行电压采样。采样电压信号(如第一级buck电路的输出电压v
fdb1
、第二级buck电路的输出电压v
fdb2
)输入比较器u1与设定电压(如输出电压设定值v
set
)进行比较，若采样电压高于设定电压，比较器u1输出的电平翻转，输出高电平至逻辑
判定单元u4。通过采样电阻rs(如采样电阻rs1)进行电流采样，采样电流信号(如第一级buck电路的电感电流i
fdb1
、第二级buck电路的电感电流i
fdb2
)与设定保护电流(如输出电流设定值i
set
)通过比较器u2进行比较，若采样电流高于设定电流，则输出高电平至逻辑判定单元u4。当逻辑判定单元u4判断第一级buck电路或第一级buck电路故障，则发送故障信号至mcu和驱动电路，此时驱动电路停止发送pwm信号(即进行硬关断)，mcu停止发送pwm信号，直到故障被清除。
126.在本发明的方案中，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，控制两级buck电路交替工作，等同于两路buck电路(即两级buck电路)交替工作，每一路buck电路中只需要通过dc-dc变换器电路的总电流的一半，从而使每一路buck电路减小了一半的电流应力，所以，每一路buck电路的体积和成本都会相应地降低。这样，在大功率情况下，两级buck电路可以将通过每级buck电路的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的电流减小一半，从而至少减小每级buck电路的功率器件中电感的体积，有效降低了dc-dc变换器电路的体积，也降低了控制器成本和pcb板的面积；并且，本发明的方案中，dc-dc变换器电路的结构简单。在本发明的方案中，在每一路buck电路减小了一半的电流应力的情况下，可以使dc-dc变换器电路的输出电压更加稳定，有良好的动态性能。
127.由于本实施例的装置所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
128.采用本发明的技术方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，在每一路buck电路减小了一半的电流应力的情况下，可以使dc-dc变换器电路的输出电压更加稳定，有良好的动态性能。
129.根据本发明的实施例，还提供了对应于开关电源的控制装置的一种开关电源。该开关电源可以包括：以上所述的开关电源的控制装置。
130.由于本实施例的开关电源所实现的处理及功能基本相应于前述装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
131.采用本发明的技术方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，在两级buck电路交替工作的情况下，每级buck电路中通过的电流，只占dc-dc变换器电路中通过的总电流的一半，能够有效减小每级buck电路的体积。
132.根据本发明的实施例，还提供了对应于开关电源的控制方法的一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上所述的开关电源的控制方法。
133.由于本实施例的存储介质所实现的处理及功能基本相应于前述方法的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
134.采用本发明的技术方案，通过针对由第一级buck电路和第二级buck电路构成的两级buck电路，采样第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流、以及第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，根据第一级buck电路的输出电压和第一级buck电路的电感电流，对第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；并根据第二级buck电路的输出电压和第二级buck电路的电感电流，对第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，实现两级buck电路的交替工作，不仅实现了对dc-dc变换器电路的保护，还实现了在大功率情况下对dc-dc变换器电路中每级buck电路的体积的减小。
135.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
136.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种开关电源的控制方法，其特征在于，所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；所述开关电源的控制方法，包括：在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能；在所述buck变换电路的驱动电路使能的情况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电；在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流；根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。2.根据权利要求1所述的开关电源的控制方法，其特征在于，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，包括：将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压；将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值；将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流；根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比；根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号
的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。3.根据权利要求2所述的开关电源的控制方法，其特征在于，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；其中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关电源的控制方法，其特征在于，还包括：获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度；根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。5.根据权利要求4所述的开关电源的控制方法，其特征在于，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括：若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理；其中，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。6.一种开关电源的控制装置，其特征在于，所述开关电源，包括：buck变换电路、以及所述buck变换电路的驱动电路；所述buck变换电路，包括：第一级buck电路和第二级buck电
路，每一级buck电路具有两个子buck电路；所述第一级buck电路与所述第二级buck电路，串联设置在输入侧的直流电源与输出侧的负载之间；所述第一级buck电路，具有第一开关管模块、第二开关管模块、第一电感模块和第二电感模块；所述第二级buck电路，具有第三开关管模块、第四开关管模块、第三电感模块和第四电感模块；所述buck变换电路的驱动电路，分别与所述第一开关管模块、所述第二开关管模块、所述第三开关管模块和所述第四开关管模块相连；所述开关电源的控制装置，包括：控制单元，被配置为在接收到所述buck变换电路的自检指令的情况下，使所述buck变换电路的驱动电路使能；所述控制单元，还被配置为在所述buck变换电路的驱动电路使能的情况下，使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作；其中，所述第一级buck电路，用于对输入侧的直流电源进行第一级降压处理，得到中间电压；所述第二级buck电路，用于对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行第二级降压处理，得到输出电压，以向输出侧的负载供电；获取单元，被配置为在所述第一级buck电路和所述第二级buck电路均工作之后，对输入侧的直流电源的电压进行采样，得到所述buck变换电路的输入电压采样值；对所述第一级buck电路输出侧的中间电压进行采样，得到所述第一级buck电路的输出电压采样值；对所述第一级buck电路中第一电感模块和第二电感模块上的电流进行采样，得到所述第一级buck电路的电感电流；以及，对所述第二级buck电路输出侧的输出电压进行采样，得到所述第二级buck电路的输出电压采样值；对所述第二级buck电路中第三电感模块和第四电感模块上的电流进行采样，得到所述第二级buck电路的电感电流；所述控制单元，还被配置为根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使所述第一级buck电路和所述第二级buck电路同时工作，且每一级buck电路中的两个子buck电路能够交替工作。7.根据权利要求6所述的开关电源的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，包括：将所述第一级buck电路的输出电压设定值与所述第一级buck电路的输出电压采样值之间的差值，经pi控制后，得到输出电压，记为所述第一级buck电路的电压环输出电压；将所述第一级buck电路的电压环输出电压与所述buck变换电路的输入电压采样值的乘积，确定为所述第一级buck电路的输出电流设定值；将所述第一级buck电路的输出电流设定值与所述第一级buck电路的电感电流之间的差值，经pi控制后，得到输出电流，记为所述第一级buck电路的电流环输出电流；根据所述第一级buck电路的电流环输出电流，确定用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比；根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，输出用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号，以控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块动作。
8.根据权利要求7所述的开关电源的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制，还包括：根据用于控制所述第一级buck电路中的第一开关管模块和第二开关管模块的pwm信号的占空比，计算下一次采样的触发时刻，以：在所述下一次采样的触发时刻到来的情况下进行重新采样，以得到新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，并根据新的所述buck变换电路的输入电压采样值、新的所述第一级buck电路的输出电压采样值、以及新的所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制；其中，根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第二级buck电路的输出电压采样值和所述第二级buck电路的电感电流，对所述第二级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式，与根据所述buck变换电路的输入电压采样值、所述第一级buck电路的输出电压采样值和所述第一级buck电路的电感电流，对所述第一级buck电路进行电压环和电流环的双闭环控制的具体方式相同。9.根据权利要求6至8中任一项所述的开关电源的控制装置，其特征在于，还包括：所述获取单元，还被配置为获取所述第一级buck电路中元器件的温度，并获取所述第二级buck电路中元器件的温度；所述控制单元，还被配置为根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护；以及，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护。10.根据权利要求9所述的开关电源的控制装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护，包括：若所述第一级buck电路的输出电压采样值大于设定电压，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路的电感电流大于设定电流，则关断所述第一级buck电路的pwm信号，以控制所述第一级buck电路停止工作；若所述第一级buck电路中元器件的温度大于设定温度，则对所述第一级buck电路进行预设的限频或降频的处理；其中，根据所述第二级buck电路的输出电压采样值、所述第二级buck电路的电感电流、以及所述第二级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第二级buck电路进行保护的具体方式，与根据所述第一级buck电路的输出电压采样值、所述第一级buck电路的电感电流、以及所述第一级buck电路中元器件的温度中的至少之一，对所述第一级buck电路进行保护的具体方式相同。11.一种开关电源，其特征在于，包括：如权利要求6至10中任一项所述的开关电源的控制装置。12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行
时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至5中任一项所述的开关电源的控制方法。

技术总结
本发明公开了一种开关电源的控制方法、装置、开关电源和存储介质，该方法包括：在第一级BUCK电路和第二级BUCK电路均工作之后，根据输入电压采样值、第一级BUCK电路的输出电压采样值和电感电流，对第一级BUCK电路进行电压环和电流环的双闭环控制；以及，根据输入电压采样值、第二级BUCK电路的输出电压采样值和电感电流，对第二级BUCK电路进行电压环和电流环的双闭环控制，以使第一级BUCK电路和第二级BUCK电路交替的工作。该方案，通过控制两级BUCK电路交替工作，能够减小每级BUCK电路中通过的电流，所以每级BUCK电路中的功率器件(如开关管、二极管、电感等)的体积能够相应地减小。电感等)的体积能够相应地减小。电感等)的体积能够相应地减小。


技术研发人员：宋蒙恩 魏兵戌 张祥 刘蓝田 赵向阳 李白雪
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/6