[發(fā)明專利]一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的buck變換器二階濾波器設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109818499A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張欣
• 申請（專利權(quán)）人: 張欣
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標(biāo)事務(wù)所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的buck變換器二階濾波電路設(shè)計方法，其特征在于它包括如下步驟：

步驟1：收集電容電感的數(shù)據(jù)，包括電容電感的等效串聯(lián)電阻，電容電感的體積，利用線性函數(shù)進(jìn)行擬合；

步驟2：根據(jù)電路工作的電氣范圍要求，選擇大致的濾波器電容電感范圍；

步驟3：根據(jù)電容電感范圍和步驟1擬合得到的線性函數(shù)，利用智能算法求解出多目標(biāo)的最優(yōu)的帕累托邊界；

步驟4：根據(jù)電路工作的具體要求，選擇具體的濾波器設(shè)計以滿足相應(yīng)的要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的buck變換器二階濾波電路設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟1中，基于多目標(biāo)優(yōu)化的濾波器，第一個考慮被優(yōu)化的目標(biāo)為電路總損耗，用于高效率buck變換器的設(shè)計；總損耗包括驅(qū)動損耗P_dr，導(dǎo)通損耗P_on，開關(guān)損耗P_sw，電感銅耗P_cu，電感鐵耗P_Fe，電容損耗P_C，如下：

P_dr＝Q_GV_gsf

P_Fe＝k′_iΔB³f^α[(D)^1-α+(1-D)^1-α]V_e

P_total＝2P_dr+P_on+P_Fe+P_Cu+P_C+P_sw

其中，Q_G、V_gs分別為主開關(guān)的總門極充電電荷，門-源電壓；f、T是開關(guān)管的開關(guān)頻率和開關(guān)周期；D是輸入側(cè)開關(guān)的占空比；R_on是開關(guān)導(dǎo)通電阻；V_in、V_o分別是輸入和輸出電壓；I_o是輸出電流；t_ri、t_fv、t_rv、t_fi分別是開關(guān)管的電流上升時間、電壓下降時間、電壓上升時間、電壓下降時間；R_L、ESR分別為電感電容的等效串聯(lián)電阻；L、C分別為電感、電容值；α、β、k_c為原始經(jīng)驗公式斯泰因梅茨公式的三個測定系數(shù)；A_e是磁場橫截面積；N為電感繞線匝數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的buck變換器二階濾波電路設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟1中，基于多目標(biāo)優(yōu)化的濾波器，第二個考慮被優(yōu)化的目標(biāo)為濾波器的體積，用于設(shè)計小體積、高能量密度的濾波器；電感電容的體積與其相應(yīng)的電感值、電容值的關(guān)系近似為線性關(guān)系，如下：

V_C＝（h²/ε）·C

V_L＝（l²/4πμN(yùn)²）·L

其中，h為電容的高度；ε為電介質(zhì)常數(shù)；l為平均磁路長度；μ為磁導(dǎo)率常數(shù)；N為電感繞線匝數(shù)；V_C，V_L分別為電容電感的體積。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的buck變換器二階濾波電路設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟1中，基于多目標(biāo)優(yōu)化的濾波器，第三個考慮被優(yōu)化的目標(biāo)為濾波器的截止頻率，用于設(shè)計高性能的濾波器：