本發(fā)明涉及電子設(shè)備，具體為一種高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法及電源適配器。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)和消費(fèi)電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，電源適配器作為各種電器設(shè)備的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、電視、家電及工業(yè)設(shè)備中，電源適配器的主要功能是將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適合設(shè)備工作的穩(wěn)定輸出電壓，同時保持高效的能源轉(zhuǎn)換。

2、現(xiàn)有的高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法多通過固定的轉(zhuǎn)換比率或基于預(yù)設(shè)負(fù)載和溫度條件的控制策略來進(jìn)行能效優(yōu)化，例如某些控制方法通過采用線性調(diào)節(jié)或基于負(fù)載預(yù)測的優(yōu)化算法來調(diào)整電源適配器的輸出，以期達(dá)到較高的轉(zhuǎn)換效率，此外很多電源適配器還采用了溫控機(jī)制，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定閾值時，系統(tǒng)會自動降低功率輸出或調(diào)整工作狀態(tài)，避免過熱帶來的損害。

3、現(xiàn)有的電源適配器通常采用固定的轉(zhuǎn)換比率或僅根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行簡單的功率調(diào)整，無法根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，許多電源適配器的溫控系統(tǒng)僅依賴簡單的溫度閾值來決定是否降低輸出功率，未能考慮溫度與負(fù)載之間的復(fù)雜關(guān)系，這種基于簡單控制規(guī)則的溫控策略往往過于滯后，無法在溫度升高時及時響應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備過熱或能效降低。因此，本發(fā)明提供了一種高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法及電源適配器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法及電源適配器，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法根據(jù)實(shí)時環(huán)境變化進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)，無法在溫度升高時及時響應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)備過熱或能效降低的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法，包括以下步驟：

3、實(shí)時采集電源適配器的輸入電壓、輸入電流、負(fù)載和溫度數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，對電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率進(jìn)行計(jì)算；

5、根據(jù)計(jì)算出的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率，調(diào)節(jié)電源適配器的輸出；

6、監(jiān)控電源適配器的工作溫度，自動調(diào)整輸出功率與轉(zhuǎn)換比率；

7、根據(jù)實(shí)時變化的負(fù)載和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，持續(xù)調(diào)整電源適配器的工作狀態(tài)；

8、根據(jù)電源適配器的工作溫度反饋，使用溫度懲罰因子動態(tài)調(diào)整溫度管理策略；

9、輸出電源適配器的轉(zhuǎn)換效率、溫度狀態(tài)、負(fù)載適應(yīng)性、穩(wěn)定性與可靠性和安全狀態(tài)。

10、優(yōu)選的，所述電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率采用最優(yōu)控制理論中的pontryagin最大值原理，通過哈密頓量的構(gòu)建進(jìn)行求解，并通過最優(yōu)控制條件求解電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率:

11、；

12、其中，表示變量變化，為哈密頓量是優(yōu)化問題中的目標(biāo)函數(shù)，為電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率。

13、優(yōu)選的，所述哈密頓量具體為:

14、；

15、其中，表示電源適配器的轉(zhuǎn)換效率，為電源適配器的狀態(tài)方程，反映了電源適配器的負(fù)載和電源適配器的工作溫度對電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率的影響，為最優(yōu)電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率隨時間的變化率，是溫度控制的協(xié)態(tài)變量，用于調(diào)整溫度與能效之間的平衡。

16、優(yōu)選的，所述電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率的求解采用數(shù)值優(yōu)化方法，通過梯度下降法或動態(tài)規(guī)劃法對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最小化或最大化處理，以逐步求得電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率，所述數(shù)值優(yōu)化方法通過實(shí)時反饋電源適配器的工作狀態(tài)和環(huán)境數(shù)據(jù)，更新優(yōu)化策略。

17、優(yōu)選的，所述電源適配器的工作溫度通過溫度動態(tài)方程進(jìn)行控制:

18、；

19、其中，反映了電源適配器的負(fù)載和電源適配器的工作溫度對電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率的影響。

20、優(yōu)選的，所述電源適配器轉(zhuǎn)換效率和電源適配器的工作溫度通過目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行控制之間的平衡，所述目標(biāo)函數(shù)為:

21、；

22、其中，為目標(biāo)函數(shù)中的第一項(xiàng)，表示通過優(yōu)化最電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率，為溫度懲罰因子，第二項(xiàng)目標(biāo)函數(shù)。

23、優(yōu)選的，所述溫度懲罰因子動態(tài)調(diào)整溫度管理策略的步驟為：

24、監(jiān)控電源適配器的工作溫度并檢測其是否接近設(shè)定的安全溫度閾值；

25、根據(jù)檢測到的溫度變化，調(diào)整溫度懲罰因子的大小；

26、根據(jù)溫度懲罰因子的變化，動態(tài)調(diào)整輸出功率或轉(zhuǎn)換比率；

27、確保在溫度接近安全上限時，通過調(diào)整工作狀態(tài)有效防止過熱，同時優(yōu)化能效；

28、在溫度回落到安全范圍內(nèi)時，恢復(fù)電源適配器的正常工作狀態(tài)，繼續(xù)維持最佳轉(zhuǎn)換效率。

29、優(yōu)選的，所述工作溫度反饋通過實(shí)時監(jiān)測電源適配器的工作溫度，當(dāng)溫度接近設(shè)定的溫度上限時，觸發(fā)溫度反饋機(jī)制，依據(jù)所監(jiān)測到的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整電源適配器的工作狀態(tài)，所述溫度反饋機(jī)制包括溫度懲罰因子的引入，溫度懲罰因子根據(jù)溫度與安全溫度的偏差動態(tài)調(diào)整，在溫度升高時限制轉(zhuǎn)換比率。

30、優(yōu)選的，所述溫度懲罰因子的計(jì)算方式為:

31、；

32、其中，為溫度懲罰因子，是懲罰因子的比例系數(shù)，為電源適配器的工作溫度，為設(shè)定的溫度上限。

33、本發(fā)明還提供一種高效率電源適配器，包括：

34、信號檢測模塊，用于實(shí)時采集電源適配器的輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流、負(fù)載和溫度；

35、計(jì)算處理模塊，用于根據(jù)最優(yōu)控制理論計(jì)算電源適配器的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率，并根據(jù)所述最優(yōu)控制算法調(diào)整電源適配器的工作狀態(tài)；

36、反饋調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)計(jì)算得到的最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率調(diào)節(jié)電源適配器的輸出電壓與電流，確保在不同負(fù)載和環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)效率；

37、溫度控制模塊，用于實(shí)時監(jiān)控電源適配器的工作溫度，并根據(jù)溫度變化調(diào)節(jié)輸出功率或轉(zhuǎn)換比率，以防止過熱；

38、輸出模塊，用于提供電源適配器的最終工作狀態(tài)，確保其長期高效、安全運(yùn)行。

39、本發(fā)明提供了一種高效率電源轉(zhuǎn)換控制方法及電源適配器。具備以下有益效果：

40、1、本發(fā)明采用最優(yōu)控制理論與pontryagin最大值原理相結(jié)合的技術(shù)方案，通過動態(tài)計(jì)算最優(yōu)轉(zhuǎn)換比率，達(dá)到了在不同負(fù)載和環(huán)境溫度條件下最大化電源適配器的轉(zhuǎn)換效率；這與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了傳統(tǒng)方法中僅依賴靜態(tài)轉(zhuǎn)換比率的局限，解決了由于負(fù)載和溫度波動而導(dǎo)致效率降低的問題。

41、?2、本發(fā)明通過實(shí)時監(jiān)控溫度并引入溫度懲罰因子調(diào)整控制策略，有效控制電源適配器的工作溫度，達(dá)到了避免設(shè)備過熱的技術(shù)效果；相較于現(xiàn)有技術(shù)中溫度控制較為粗放的方案，本發(fā)明提供了更加精準(zhǔn)的溫控調(diào)節(jié)，大大提升了電源適配器的安全性和穩(wěn)定性。

42、?3、本發(fā)明通過結(jié)合多模塊協(xié)同工作的方法，實(shí)現(xiàn)了電源適配器在不同工作環(huán)境下的自動調(diào)節(jié)和優(yōu)化；與傳統(tǒng)電源適配器控制方法相比，本發(fā)明能夠?qū)崟r適應(yīng)負(fù)載和溫度的變化，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境變化的問題。

43、?4、本發(fā)明采用綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的技術(shù)方案，不僅優(yōu)化了電源適配器的轉(zhuǎn)換效率，還平衡了溫度控制與效率之間的關(guān)系；與傳統(tǒng)控制方法相比，本發(fā)明能夠更精細(xì)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保在保持高效運(yùn)行的同時，有效控制溫度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高溫導(dǎo)致能效降低和設(shè)備損壞的問題。