一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器的制造方法
【专利摘要】本发明专利涉及到一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器，包括改进型并联Buck电路和PT控制电路。所述的改进型并联Buck电路是由并联Buck拓扑演变而来，将并联Buck电路中的储能电感用一对耦合电感T代替。耦合电感T原边侧L1同名端、二极管D1阴极和MOS管Q1源极相互连接；副边侧L2异名端、二极管D2阴极和MOS管Q2源极相互连接；原边侧L1异名端与中间电容C1正极连接；副边侧L2同名端、中间电容C1负极、输出滤波电容C正极和负载R一端相互连接。所述的变换器在连续工作模式时能消除输出电压的低频波动。
【专利说明】
一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器
技术领域
[0001] 本发明涉及开关电源，具体是一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器。
【背景技术】：
[0002] 脉冲序列(PT)控制是针对以线性控制理论为基础的脉冲宽度调制(PWM)开关变换 器存在瞬时响应慢的固有缺陷而提出的一种开关变换器控制方法。PT控制是一种新型的非 线性离散控制方法，通过调整两组预先设定的脉冲组合来调整输出电压，具有电路实现简 单，控制环路不需要补偿网络，对输入和负载的变化具有快速的动态响应速度，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以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以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，高功率控制脉冲和低功率控制脉冲的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。在PT控制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与控制脉冲相关。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] 针对以上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并 联Buck变换器，能够消除低频波动现象。
【发明内容】
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[0005] 本发明是针对上述低频波动问题，提出一种可消除低频波动的改进型并联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并联Buck电路和 PT控制电路组成。PT控制电路是由比较器AC、D触发器DFF、与门AN1、AN2、或门0R、驱动电路 DR依次相连组成。改进型并联Buck电路包括：电源E、M0S管&、Q2、二极管Di、D2、耦合电感、中 间电容&、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型并联Buck电路是由并联Buck 拓扑演变而来，将并联Buck变换器中的储能电感用一对耦合电感T代替;105管&、〇2漏极和 电源E正极相互连接;耦合电感T原边侧U同名端、二极管0:阴极和M0S管&源极相互连接;副 边侦I异名端、二极管D2阴极和M0S管Q2源极相互连接;原边侧U异名端与中间电容&正极连 接;副边侧L 2同名端、中间电容G负极、输出滤波电容C正极和负载R-端相互连接；电源E负 极、二极管〇:、D2阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;1(^管&、Q 2栅极接PT控 制电路驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC负极性端。所述的 耦合电感原边侧。和副边侧。电感值相同且耦合系数α取值范围为〇. 75到0.90。所述的中间 电容&为容值范围为lOuF到200uF的电解电容。
[0006] 本发明有益效果:消除了 PT控制并联Buck变换器低频波动现象。
【附图说明】：
[0007] 图1为一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器电路结构框图。
[0008]图2为PT控制改进型并联Buck变换器在负载R为1.0 Ω时的仿真波形。
[0009]图3为PT控制改进型并联Buck变换器在负载R为5.0 Ω时的仿真波形。
[0010]图4为PT控制改进型并联Buck变换器在负载R为8.0 Ω时的仿真波形。
【具体实施方式】：
[0011]下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细说明。
[0012] 图1为一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器原理图，由改进型并联 Buck电路和PT控制电路组成。PT控制电路是由比较器AC、D触发器DFF、与门AN1、AN2、或门 0R、驱动电路DR依次相连组成。改进型并联Buck电路包括：电源E、M0S管Q!、Q 2、二极管D!、D2、 耦合电感、中间电容Ci、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型并联Buck电路 是由并联Buck拓扑演变而来，将并联Buck变换器中的储能电感用一对耦合电感T代替;M0S 管Qi、Q2漏极和电源E正极相互连接;親合电感T原边侧U同名端、二极管0:阴极和M0S管&源 极相互连接;副边侧L 2异名端、二极管D2阴极和M0S管Q2源极相互连接;原边侦I异名端与中 间电容Q正极连接;副边侧L 2同名端、中间电容Q负极、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01、出阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;M0S管 Qi、Q2栅极接PT控制电路驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC负 极性端。所述的耦合电感原边侧LdP副边侧。电感值相同且耦合系数α取值范围为0.75到 0.90。所述的中间电容&为容值范围为10uF到200uF的电解电容。
[0013] 本发明实施例采用表1中的电路参数进行仿真，图2、3、4分别为PT控制改进型并联 Buck变换器在负载电阻为1.0Ω、5.0Ω、8.0Ω时输出电压 v。、耦合电感电流iL、负载电流I。 及控制脉冲vcs时域仿真波形。从图2、3、4可以看出PT控制电路输出的控制脉冲组合都为 2Ρη-Π\，消除了输出电压低频波动。
[0014] 表1变换器仿真参数
【主权项】
1. 一种基于脉冲序列控制的改进型并联Buck变换器，由改进型并联Buck电路和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依次 相连组成;改进型并联Buck电路包括：电源E、M0S管Qi、Q 2、二极管Di、D2、耦合电感、中间电容 &、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型并联Buck电路是由并联Buck拓扑演 变而来，将并联Buck变换器中的储能电感用一对耦合电感T代替;105管&、〇2漏极和电源E正 极相互连接;耦合电感T原边侧U同名端、二极管0:阴极和M0S管&源极相互连接;副边侧L 2 异名端、二极管D2阴极和M0S管Q2源极相互连接;原边侧U异名端与中间电容&正极连接;副 边侧L 2同名端、中间电容Q负极、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Dil阳极、输出滤波电容C负极和负载R另一端相互连接;105管&、〇 2栅极接PT控制电 路驱动器DR输出端;变换器输出电压的正端接PT控制器中比较器AC负极性端。2. 根据权利要求1中所述的改进型并联Buck变换器，其特征在于，所述的耦合电感原边 侧1^和副边侧L2电感值相同且耦合系数α取值范围为〇. 75到0.90。3. 根据权利要求1中所述的改进型并联Buck变换器，其特征在于，所述的中间电容(^为 容值范围为1 OuF到200uF的电解电容。
【文档编号】H02M3/158GK106026652SQ201610338777
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】于东升, 王龙, 杨杰, 朱虹
【申请人】中国矿业大学