[發明專利]組合型連續導電模式單電感雙輸出開關變換器變頻控制裝置

在審

• 申請號: 202011111330.X
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112152433A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 周述晗;賀明智;王堅;楊成;王指香;張玉龍;孫利娟
• 申請（專利權）人: 湖北英特利電氣有限公司;成都英格利科技有限公司;北京英特利科技有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 陳藝文

本發明公開了一種組合型連續導電模式單電感雙輸出開關變換器變頻控制方法及其裝置，通過限定電感電流峰值和主開關管的恒定關斷時間的大小，完成對變換器主開關管和支路開關管的控制，實現各個輸出支路的獨立調節。與傳統的獨立充放時序單電感雙輸出開關變換器相比，本發明具有穩定性好，可靠性高，負載范圍寬，抗干擾能力強，輸入、負載瞬態響應速度快，輸出支路間的交叉影響小等優點，可用于控制單電感雙輸出拓撲結構的多種變換器，諸如：Buck變換器、Boost變換器、Buck?boost變換器、Bipolar變換器等。

技術領域

本發明涉及電力電子設備，尤其是一種單電感雙輸出開關變換器的控制方法及其裝置。

背景技術

隨著便攜式電子設備的飛速發展，其設計復雜度不斷增加，整機內部的單元模塊越來越多，不同模塊的供電要求以及供電電壓等級通常是不同的。使用多個獨立的單輸入單輸出開關變換器供電，會使得電子設備的體積增大、成本增加。采用單電感多輸出開關變換器技術可以解決這些問題，其輸出支路共享一個電感，減少了電感數量以及多路輸出系統的體積和重量，降低了成本，同時各條輸出支路可以得到獨立的控制。由于各條輸出支路通過電感耦合在一起，當一條輸出支路負載跳變時，會通過電感電流影響到其它輸出支路的輸出，造成交叉影響。交叉影響較輕時會影響變換器的穩態性能，嚴重時會影響變換器的穩定性。為改善單電感多輸出開關變換器輸出支路存在交叉影響的缺點，近年來提出了一些新的控制方法，以抑制輸出支路的交叉影響。

根據單位周期內電感電流的開關時序，單電感多輸出開關變換器可以分為共享充電時序和獨立充電時序。而根據電感電流的工作模式，單電感多輸出開關變換器可以分為：電感電流連續導電模式、斷續導電模式和偽連續導電模式。共享充電時序的原理是一個工作周期內只對電感充電一次，充電完成后再對各個輸出支路的負載進行放電。獨立充電時序的原理是把一個工作周期分成多個子周期，然后對每一個輸出支路分配一個時間段，在每個時間段內電感通過充電和放電過程對輸出支路進行供能，以此達到共用一個電感的目的。當變換器工作在連續導電模式時，在整個工作周期內電感電流一直大于零，輸出支路的充、放電過程緊密相連，因此輸出支路之間的交叉影響問題嚴重。相比于連續導電模式，斷續導電模式增加了一個電感電流為零的工作模態，消除了輸出支路的交叉影響，但變換器的轉換效率低、電感電流紋波大、帶載能力差。偽連續導電模式電感電流在每個工作周期沒有下降到零，減小了電感電流和輸出電壓的紋波，增強了負載的帶載能力，但電流流過續流開關管會引起額外的損耗，降低變換器的效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種組合型連續導電模式單電感雙輸出開關變換器變頻控制裝置，使之克服現有的獨立充放時序單電感雙輸出開關變換器工作在CCM時的技術缺點，具有很好的瞬態響應、較低的交叉影響和較寬的負載范圍，適用于多種拓撲結構的單電感雙輸出開關變換器。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是：組合型連續導電模式單電感雙輸出開關變換器變頻控制裝置，其特征在于：在每個開關周期內，檢測電感電流，得到信號iL，檢測兩條支路的輸出電壓，得到信號Voa和Vob；將Voa和電壓基準值Vref1送入到第一誤差放大器EA1產生信號R1，將Vob和電壓基準值Vref2送入到第二誤差放大器EA2產生信號R2；將R1和R2送入到脈沖選擇器S生成信號RR；定時器CT產生信號SS；信號RR和信號SS經過第一觸發器RS產生脈沖信號Vp1，用以控制變換器主開關管的導通和關斷；信號SS經過第二觸發器D產生脈沖信號Vp2和Vp3，用以控制變換器支路開關管的導通和關斷。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

一、本發明為單電感雙輸出開關變換器提供了一種簡單可靠的控制方法，系統負載范圍大，穩定性高，可靠性好。

二、本發明的單電感雙輸出開關變換器在在負載發生改變時，能夠快速進行調節，輸出電壓的調節時間短，交叉影響小，負載的瞬態性能好。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明