[發明專利]多相串聯電容直流-直流轉換器、控制方法

有效

• 申請號: 202110754200.6
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113507208B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 程林;吳楓;苑競藝;劉澤國
• 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

1.一種多相串聯電容直流-直流轉換器，其特征在于，包括：

功率級電路，用于將輸入直流電壓轉換為負載所需的穩定直流電壓，其中，所述功率級電路至少包括兩相電感，各相電感電流之間存在預設間隔的相位差，用于依次交替的對負載進行充電，各相鄰的兩相電感之間均設有雙向開關，當所述雙向開關導通時，對應的兩相電感同時對所述負載進行充電；

負載瞬態響應電路，用于當發生負載瞬態正向跳變時，控制至少一個所述雙向開關導通，使至少兩相電感同時對所述負載充電，以快速響應所述負載的瞬態變化。

2.根據權利要求1所述的轉換器，其特征在于，所述負載瞬態響應電路包括：

誤差放大器，用于計算所述功率級電路的輸出電壓與參考電壓之間的誤差，得到誤差信號；

瞬態檢測電路，用于根據所述誤差信號判斷所述負載是否發生瞬態正向跳變；

瞬態增強邏輯電路，用于當檢測負載發生瞬態正向跳變時，產生控制所述雙向開關導通的控制信號；

驅動電路，用于根據所述控制信號控制至少一個所述雙向開關導通。

3.根據權利要求2所述的轉換器，其特征在于，當發生負載瞬態正向跳變，至少一個所述雙向開關導通后，與導通的所述雙向開關連接的兩相所述電感并聯。

4.根據權利要求2所述的轉換器，其特征在于，所述負載瞬態響應電路還包括：

導通時間產生電路，用于根據所述誤差信號產生各相電感所在電路的功率管的控制信號，各所述控制信號分別用于控制各相電感所在電路導通，以使各相所述電感依次交替的對所述負載充電；

驅動電路還用于，當未發生負載瞬態正向跳變時，根據各相所述控制信號，控制設于各相所述電感所在電路上的功率開關的導通和斷開，使各相所述電感依次交替的對所述負載進行充電。

5.根據權利要求2所述的轉換器，其特征在于，所述功率級電路其中至少一相電感所在子電路包括：

功率開關AH、功率開關AL和一個濾波電感L_b，依次連接；

與所述電感相鄰的另外至少一相電感所在子電路包括：

功率開關BH、電容C_F、功率開關BL和一個濾波電感L_a，依次連接；

其中，所述功率開關AH和電容C_F的輸入端均與功率開關BH連接，所述功率開關BH、AH分別用于控制對應的所述子電路的電壓輸入；所述濾波電感L_b和濾波電感L_a的輸出端均與所述功率級電路的輸出端口連接；所述濾波電感L_b和濾波電感L_a的輸入端口之間設有所述雙向開關；所述功率級電路的輸出端口還設有一接地的濾波電容C。

6.根據權利要求5所述的轉換器，其特征在于，當發生負載瞬態正向跳變后，所述驅動電路還用于，將與導通的至少一個所述雙向開關相連的兩相子電路上的所述功率開關BL、所述功率開關AH、所述功率開關AL關閉，并驅動所述功率開關BH產生響應負載瞬態正向跳變的電壓輸入脈沖。

7.多相串聯電容直流-直流轉換器控制方法，應用于如權利要求1-6任意一項所述的多相串聯電容直流-直流轉換器，其特征在于，包括：

當檢測負載發生瞬態正向跳變時，控制功率級電路中至少兩相相鄰的電感之間的雙向開關導通，使所述至少兩相相鄰的電感同時對所述負載進行充電，以快速響應所述負載的瞬態變化。

8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括：

當所述負載正常工作時，控制所述雙向開關斷開，以及，控制各相所述電感依次交替的對負載進行充電。

9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，當檢測負載發生瞬態正向跳變時，還包括：

將所述功率級電路中與導通的至少一個所述雙向開關相連的兩相子電路上的功率開關BL、功率開關AH、功率開關AL關閉，并驅動功率開關BH產生響應負載瞬態正向跳變的電壓輸入脈沖。

10.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述當檢測負載發生瞬態正向跳變時，控制功率級電路中至少兩相相鄰的電感之間的雙向開關導通包括：

計算所述功率級電路的輸出電壓與參考電壓之間的誤差，得到誤差信號；

根據所述誤差信號判斷所述負載是否發生瞬態正向跳變；

當檢測負載發生瞬態正向跳變時，產生控制所述雙向開關導通的控制信號；

根據所述控制信號控制至少一個所述雙向開關導通。