一种DC/DC开关电源双路数字信号处理方法及系统与流程

本申请涉及dc/dc开关电源，具体而言，涉及一种dc/dc开关电源双路数字信号处理方法及系统。

背景技术：

1、在工业自动化及高可靠性供电系统中，dc/dc开关电源通常采用双路输出设计，由单个数字信号处理单元统一控制两路输出通道，以满足不同负载的供电需求。其中，第一路输出通道通常为精密测量设备供电，对输出电压的纹波、噪声及稳定性要求极高；第二路输出通道则用于驱动电磁阀、小型伺服电机等间歇性工作的执行机构，对电流瞬态响应速度和精度要求较高。

2、在实际运行中，第一路输出通道的滤波电解电容会因长期工作而发生老化，具体表现为内部电解液蒸发和化学降解所导致的等效串联电阻（esr）升高。esr升高会削弱电容对高频纹波电流的旁路能力，使输出电压纹波显著增大，并降低通道对瞬态负载扰动的响应能力。

3、针对上述问题，现有的常规做法是远程调整第一路通道电压环的比例－积分－微分（pid）参数，通过更积极的控制策略来抑制纹波。然而，双路数字控制器在设计时，两路通道的控制算法通常共享同一处理内核、时钟资源及中断服务例程，其内部数据交换和同步信号的精确性也依赖于预设的控制参数范围。当第一路通道因补偿老化的需要而提高pid增益或增加滤波运算时，其对运算资源占用的增加会挤占第二路通道的计算时间片，导致第二路通道在应对间歇性大电流负载时，电流环响应出现明显延迟，电流过冲或欠冲幅度随之增大。当该过冲超过执行机构自身的电流上限时，将触发其过流保护机制，使执行机构在关键时刻无法正常工作，严重影响系统的整体可靠性。

4、由此可见，传统的独立单通道控制方式以及现有的简单协调式双通道数字处理方法，均无法在不更换硬件且不停机的前提下，有效解决因一路通道老化及补偿措施而引发另一路通道性能恶化的内部关联性问题。因此，亟须一种能够智能管理共享运算资源、并对通道间相互影响进行精确预测与补偿的数字控制方法。

技术实现思路

1、本申请公开了一种 dc/dc 开关电源双路数字信号处理方法和系统，旨在解决在双路输出dc/dc开关电源长期运行中，因元器件老化及数字控制逻辑内部复杂关联性，导致一个输出通道的性能退化和补偿措施，引发另一输出通道性能恶化，且传统方法无法在不中断服务或更换硬件的前提下维持所有输出通道最佳性能的技术问题。

2、本申请的技术方案如下：

3、第一方面，本申请公开了一种 dc/dc 开关电源双路数字信号处理方法，具体包括：

4、获取第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息；

5、根据第一路输出通道的运行参数和第二路输出通道的运行参数，分别确定第一路输出通道和第二路输出通道的工作模式；该工作模式包括瞬态模式或稳态模式；

6、根据工作模式分配处理核心的运算时间，使处于瞬态模式的输出通道对应的控制任务获得优先的运算时间分配；

7、在第一路输出通道和第二路输出通道均处于稳态模式时，根据第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息，调整第一路控制任务和第二路控制任务的执行优先级和运算时间；

8、监控第一路输出通道和第二路输出通道的性能指标；

9、根据性能指标和当前工作模式，调整第一路控制任务的补偿强度，以补偿第二路输出通道因共享资源竞争导致的性能下降，使第一路输出通道的性能、第二路输出通道的性能均满足预设要求。

10、第二方面，本申请还公开了一种 dc/dc 开关电源双路数字信号处理系统，具体包括：

11、参数获取模块，用于获取第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息；

12、模式识别模块，用于根据第一路输出通道的运行参数和第二路输出通道的运行参数，分别确定第一路输出通道和第二路输出通道的工作模式；该工作模式包括瞬态模式或稳态模式；

13、调度模块，用于根据工作模式分配处理核心的运算时间，使处于瞬态模式的输出通道对应的控制任务获得优先的运算时间分配，并在第一路输出通道和第二路输出通道均处于稳态模式时，根据第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息，调整第一路控制任务和第二路控制任务的执行优先级和运算时间；

14、性能监控模块，用于监控第一路输出通道和第二路输出通道的性能指标；

15、补偿调整模块，用于根据性能指标和当前工作模式，调整第一路控制任务的补偿强度，以补偿第二路输出通道因共享资源竞争导致的性能下降，使第一路输出通道的性能、第二路输出通道的性能均满足预设要求。

16、本申请公开的 dc/dc 开关电源双路数字信号处理方法及系统，通过获取双路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息，并根据运行参数确定各通道的工作模式（瞬态或稳态）。在瞬态模式下，优先分配运算时间给瞬态通道，确保其快速响应；在稳态模式下，则根据运行参数和资源占用信息动态调整控制任务的执行优先级和运算时间，实现资源的优化配置。此外，本方法还监控各通道的性能指标，并根据性能指标和工作模式，调整第一路控制任务的补偿强度，以补偿第二路输出通道因共享资源竞争导致的性能下降，最终使双路输出通道的性能均满足预设要求。

17、该方法有效解决了现有技术中，因第一路输出通道滤波电解电容老化导致输出纹波增大，以及为补偿第一路通道性能而进行的参数调整，反而加剧了第二路输出通道对共享运算资源的竞争，导致其电流瞬态响应精度严重下降并频繁触发保护的问题。通过智能化的工作模式识别和动态资源调度，本申请能够确保在不同工作状态下，关键通道的性能得到保障。特别是，通过对第二路输出通道因资源竞争导致的性能下降进行归因分析和补偿，本申请能够实现对通道间相互影响的精确预测和补偿，从而在不中断服务或更换硬件的前提下，维持所有输出通道的最佳性能。这显著提升了dc/dc开关电源在工业自动化和高可靠性供电领域的可靠性和效率，克服了传统独立单通道控制或简单协调式双通道处理方法无法解决的复杂关联性问题，具有显著的技术进步和实用价值。

1.一种 dc/dc 开关电源双路数字信号处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述根据所述工作模式分配所述处理核心的运算时间，使处于瞬态模式的输出通道对应的控制任务获得优先的运算时间分配的步骤包括：

3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述在所述第一路输出通道和所述第二路输出通道均处于所述稳态模式时，根据所述第一路输出通道的运行参数、所述第二路输出通道的运行参数和所述处理核心的资源占用信息，调整所述第一路控制任务和所述第二路控制任务的执行优先级和运算时间的步骤包括：

4.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述根据所述性能指标和当前工作模式，调整所述第一路控制任务的补偿强度，以补偿所述第二路输出通道因共享资源竞争导致的性能下降，使所述第一路输出通道的性能、所述第二路输出通道的性能均满足预设要求的步骤包括：

5.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述监控所述第一路输出通道和所述第二路输出通道的性能指标的步骤包括：

6.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一路输出通道的运行参数和所述第二路输出通道的运行参数，分别确定所述第一路输出通道和所述第二路输出通道的工作模式的步骤包括：

7.根据权利要求 6 所述的方法，其特征在于，所述对所述采样数据进行时序分析，识别所述采样数据中的瞬时异常，并确定所述瞬时异常的持续时间的步骤包括：

8.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述获取第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息的步骤包括：

9.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述获取第一路输出通道的运行参数、第二路输出通道的运行参数和处理核心的资源占用信息的步骤包括：

10.一种 dc/dc 开关电源双路数字信号处理系统，其特征在于，包括：