一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及到一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器，包括改进型Buck变换器和PT控制电路。所述的改进型Buck变换器是由Buck拓扑演变而来，将Buck变换器中的储能电感用一对耦合电感代替。耦合电感T原边侧同名端、二极管D阴极和MOS管Q源极相互连接；原边侧异名端、副边侧同名端和无极性电容C1的一端相互连接；副边侧异名端、中间电容C1的另一端、输出滤波电容C正极和负载R一端相互连接。所述的改进型Buck变换器运行在连续导电模式时能消除输出电压的低频波动现象。
【专利说明】
-种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器
技术领域
[0001] 本发明设及一种改进型Buck变换器，具体是一种基于脉冲序列控制的改进型Buck 变换器。
【背景技术】：
[0002] 脉冲序列(PT)控制是一种新颖的开关变换器非线性离散控制技术，它不需要补偿 网络，控制电路实现简单。PT控制开关变换器具有传统脉冲宽度调制(PWM)的线性控制开关 变换器无法比拟的快速动态响应能力，非常适用于对可靠性要求较高的开关电源控制系 统。
[0003] PT控制是针对电感电流断续导电模式(DCM)开关变换器提出来的一种控制方法， 它本质上是对开关变换器的输入能量控制。在一个开关周期内，开关变换器的电感储能为 零，输入能量全部传递到输出端。PT控制选择高功率控制脉冲W向开关变换器输入更多的 能量，使输出电压上升;选择低功率控制脉冲W减小向开关变换器输入的能量，使输出电压 下降。开关变换器稳态工作时，由高功率控制脉冲和低功率控制脉冲组合形成一个脉冲序 列循环周期，在该脉冲循环周期内输入能量和输出能量达到动态平衡，从而维持输出电压 的恒定。基于PT控制的Buck变换器工作于电感电流连续导电模式(CCM)时，在一个开关周期 内，Buck变换器的电感储能不再为零，输出电压变化量不再直接受控于控制脉冲相关。对于 PT控制CCM Buck变换器，高功率控制脉冲作用时，电感电流上升，但不能保证输出电压立即 上升；同样地，低功率控制脉冲作用时，电感电流下降，但不能保证输出电压立即下降。因 此，PT控制CCM Buck变换器存在输出电压调节的滞后性和由此引起的输出电压的低频波动 现象。
[0004] 针对W上PT控制CCM Buck变换器存在的低频波动问题，本发明提出一种改进型 Buck变换器，消除了低频波动现象。
【发明内容】
：
[0005] 本发明是针对上述低频波动问题，提出一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换 器。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:所提变换器由改进型Buck变换器和PT控 制电路组成;PT控制电路是由比较器AC、D触发器DFF、与口 AN1、AN2、或口 OR、驱动电路DR组 成；改进型Buck变换器包括：电源E、M0S管Q、二极管D、禪合电感T、无极性电容Cl、输出滤波 电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型Buck变换器是由Buck拓扑演变而来，将Buck变换 器中的储能电感用一对禪合电感T代替;M0S管Q漏极接输入电源E正极;禪合电感T原边侧同 名端、二极管D阴极和M0S管Q源极相互连接;原边侧异名端、副边侧同名端和无极性电容Cl 的一端相互连接;副边侧异名端、无极性电容Cl的另一端、输出滤波电容C正极和负载R-端 相互连接；电源E负极、二极管D阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;M0S管Q 栅极接PT控制电路中驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC的负 极性端。所述的禪合电感原边侧^和副边侧L2电感值相同且禪合系数α取值范围为0.8到 0.9。所述的无极性电容Cl为陶瓷电容或薄膜电容。
[0006] 本发明有益效果：消除了PT控制Buck变换器运行在CCM模式时存在的低频波动现 象。
【附图说明】：
[0007] 图1为一种PT控制改进型Buck变换器电路结构框图。
[000引图2为PT控制Buck变换器在负载R为2.0 Ω时的仿真波形。
[0009] 图3为PT控制改进型Buck变换器在负载R为2.0 Ω时的仿真波形。
[0010] 图4为PT控制Buck变换器在负载R为5.0 Ω时的仿真波形。
[0011] 图5为PT控制改进型Buck变换器在负载R为5.0 Ω时的仿真波形。
【具体实施方式】：
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细说明。
[0013] 图1为一种PT控制改进型Buck变换器电路结构框图，由改进型Buck变换器和PT控 制电路组成。PT控制电路是由比较器AC、D触发器DFF、与口 AN1、AN2、或口 OR、驱动电路DR组 成；改进型Buck变换器包括：电源E、M0S管Q、二极管D、禪合电感T、无极性电容Cl、输出滤波 电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型Buck变换器是由Buck拓扑演变而来，将Buck变换 器中的储能电感用一对禪合电感T代替;M0S管Q漏极接输入电源E正极;禪合电感T原边侧同 名端、二极管D阴极和M0S管Q源极相互连接;原边侧异名端、副边侧同名端和无极性电容Cl 的一端相互连接;副边侧异名端、无极性电容Cl的另一端、输出滤波电容C正极和负载R-端 相互连接；电源E负极、二极管D阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;M0S管Q 栅极接PT控制电路中驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC的负 极性端。所述的禪合电感原边侧^和副边侧L2电感值相同且禪合系数α取值范围为0.8到 0.9。所述的无极性电容Cl为陶瓷电容或薄膜电容。
[0014] 本发明实施例采用表1中的电路参数进行仿真，图2、4分别为PT控制Buck变换器在 负载电阻为2.0 Ω和5.0 Ω时输出电压V。、负载电流I。及控制脉冲VGS时域仿真波形；图3、5分 别为PT控制改进型Buck变换器在负载电阻为2.0 Ω和5.0 Ω时输出电压V。、负载电流I。及控 制脉冲VGS时域仿真波形。从图3、5可W看出一种基于脉冲序列控制改进型Buck变换器消除 了输出电压低频波动。
[0015] 表1变换器仿真参数
[0016]
【主权项】
1. 一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器，由改进型Buck变换器和PT控制电路组 成;ΡΤ控制电路是由比较器AC、D触发器DFF、与门ΑΝ1、ΑΝ2、或门OR、驱动电路DR组成;改进型 Buck变换器包括：电源E、M0S管Q、二极管D、耦合电感T、无极性电容Q、输出滤波电容C和负 载R;其特征在于，所述的改进型Buck变换器是由Buck拓扑演变而来，将Buck变换器中的储 能电感用一对耦合电感T代替;M0S管Q漏极接输入电源E正极;親合电感T原边侧同名端、二 极管D阴极和M0S管Q源极相互连接;原边侧异名端、副边侧同名端和无极性电容&的一端相 互连接；副边侧异名端、无极性电容(^的另一端、输出滤波电容C正极和负载R-端相互连 接；电源E负极、二极管D阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;M0S管Q栅极接 PT控制电路中驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC的负极性 端。2. 根据权利要求1中所述的改进型Buck变换器，其特征在于，所述的耦合电感原边侧U 和副边侧1^电感值相同且耦合系数α取值范围为0.8到0.9。3. 根据权利要求1中所述的改进型Buck变换器，其特征在于，所述的无极性电容&为陶 瓷电容或薄膜电容。
【文档编号】H02M3/157GK105871206SQ201610341795
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】于东升, 王龙, 朱虹, 魏钰金
【申请人】中国矿业大学