[發明專利]多相串聯電容直流-直流轉換器控制電路、控制方法

有效

• 申請號: 202110754199.7
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113507207B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 程林;劉澤國;吳楓
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學;程林;吳楓;陳松
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/088;H02M1/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供了一種多相串聯電容直流?直流轉換器控制電路，包括：功率級電路，至少包括兩相電感，各相電感電流存在預設的相位差，通過控制各相電感交替的對負載充電，以實現將輸入直流電壓轉換為負載所需的穩定直流電壓；脈沖寬度調制控制電路，用于產生控制各相功率管開關的控制信號，其中，當負載發生瞬態跳變時，擴展當前對負載充電的電感所在電路的功率管控制信號的占空比，以快速響應負載瞬態跳變。本公開還提供了相應的控制方法。該控制電路及方法可應用于N相串聯電容直流?直流轉換器，在負載發生瞬態跳變時，可實現大于T/N的功率管導通時間擴展，單周期內等效電感電流為輸出負載連續充電時間得到大幅擴展，提高了瞬態響應的速度。

技術領域

本公開涉及電子技術領域，尤其涉及一種多相串聯電容直流-直流轉換器控制電路、控制方法。

背景技術

在高壓、大轉換比的應用環境下，通常采用N相串聯電容直流- 直流轉換器，現有的N相串聯電容式直流-直流轉換器采用電流模式控制，需要電流采樣電路，利用輸出電壓和電感電流作為反饋量對轉換器進行控制；為避免N相功率管導通時間發生交疊，N相控制信號需保持360°/N的固定相位差，功率管控制信號無法實現大于T/N的導通時間擴展，限制了負載瞬態響應速度；現有的電流模式控制由于開關頻率不固定，輸出電壓紋波大，需要電流采樣電路和復雜的相移產生電路。

公開內容

鑒于上述問題，本公開提供了一種多相串聯電容直流-直流轉換器控制電路、控制方法，以解決上述技術問題。

本公開的一個方面提供了一種多相串聯電容直流-直流轉換器控制電路，包括：功率級電路，至少包括兩相電感，各相電感電流存在預設的相位差，通過控制各相所述電感所在電路的功率管交替通斷，使各相電感交替的對負載充電，以實現將輸入直流電壓轉換為負載所需的穩定直流電壓；脈沖寬度調制控制電路，用于產生控制各相所述電感所在電路的所述功率管開關的控制信號，其中，當所述負載發生瞬態跳變時，相應擴展當前對負載充電的所述功率管控制信號占空比，以快速響應負載瞬態跳變。

可選地，若當前對負載充電的所述功率管控制信號占空比大于1/N，所述脈沖寬度調制控制電路屏蔽其他各相所述電感所在電路的功率管的控制信號，直到所述占空比大于1/N的控制信號擴展結束，恢復各相所述控制信號，N表示所述電感的相數。

可選地，所述脈沖寬度調制控制電路包括：誤差信號產生電路，用于比較所述功率級電路輸出電壓與基準電壓的差值，得到誤差信號；控制信號生成電路，用于根據所述誤差信號與一周期斜波信號產生各相控制信號，其中，當負載發生瞬態跳變時，所述誤差信號大于所述預設周期斜波信號，當前對負載充電的所述電感所在電路的功率管的控制信號占空比相應擴展；控制信號邏輯電路，用于當所述負載發生瞬態跳變時，若當前對負載充電的所述功率管控制信號的占空比大于 1/N時，屏蔽其他各相所述電感所在電路的功率管的控制信號，直到所述占空比大于1/N的控制信號擴展結束，恢復各相所述控制信號，從而避免各相功率管控制信號互相交疊，N表示所述電感的相數。

本公開另一方面提供了一種多相串聯電容直流-直流轉換器控制方法，包括：分別產生多相串聯電容直流-直流轉換器的功率級電路中的各相功率管的控制信號，以控制各相所述電感依次交替的對負載充電；當所述負載發生瞬態跳變時，擴展當前對負載充電的所述功率管控制信號的占空比，以快速響應負載瞬態跳變。

可選地，包括：若當前對負載充電的所述功率管控制信號占空比大于1/N，屏蔽其他各相所述功率管控制信號；直到所述占空比大于 1/N的控制信號擴展結束，恢復各相所述控制信號，N表示所述功率級電路中的電感的相數。

可選地，包括：比較所述功率級電路輸出電壓與基準電壓的差值，得到誤差信號；當所述誤差信號大于一預設周期斜波信號的最低電位時，當前對負載充電的所述功率管控制信號的占空比相應擴展。

在本公開實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：