[發(fā)明專利]多相串聯(lián)電容直流-直流轉(zhuǎn)換器、控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110754200.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113507208B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程林;吳楓;苑競(jìng)藝;劉澤國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);程林;吳楓;陳松
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07;H02M1/088;H02M1/14
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種多相串聯(lián)電容直流?直流轉(zhuǎn)換器，包括：功率級(jí)電路，用于將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的穩(wěn)定直流電壓，其中，功率級(jí)電路至少包括兩相電感，各相電感電流之間存在預(yù)設(shè)間隔的相位差，用于依次交替的對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電，各相鄰的兩相電感之間均設(shè)有雙向開(kāi)關(guān)，當(dāng)雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩相電感同時(shí)對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電；負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路，用于當(dāng)發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)正向跳變時(shí)，控制至少一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使至少兩相電感同時(shí)對(duì)負(fù)載充電，以快速響應(yīng)負(fù)載的瞬態(tài)變化。本公開(kāi)還提供了該轉(zhuǎn)換器的控制方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載瞬態(tài)變化的快速響應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多相串聯(lián)電容直流-直流轉(zhuǎn)換器、控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的多相串聯(lián)電容直流-直流轉(zhuǎn)換器通常針對(duì)控制環(huán)路進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)提高負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度，但負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度仍受限于電感電流的上升斜率。傳統(tǒng)的瞬態(tài)增強(qiáng)技術(shù)通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率來(lái)提高電感電流上升斜率，然而開(kāi)關(guān)頻率的提高進(jìn)一步壓縮了功率管導(dǎo)通時(shí)間，對(duì)控制、驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)提出極高挑戰(zhàn)；開(kāi)關(guān)頻率的提高大幅增加了功率管的開(kāi)關(guān)損耗，惡化了轉(zhuǎn)換效率。為避免多相功率管導(dǎo)通時(shí)間發(fā)生交疊，功率管控制信號(hào)需保持360°/N的固定相位差，無(wú)法利用N相電感電流同時(shí)為負(fù)載充電，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度提升受限。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多相串聯(lián)電容直流-直流轉(zhuǎn)換器、控制方法，以至少部分解決上述技術(shù)問(wèn)題。

本公開(kāi)的一個(gè)方面提供了一種多相串聯(lián)電容直流-直流轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括：功率級(jí)電路，用于將輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的穩(wěn)定直流電壓，其中，所述功率級(jí)電路至少包括兩相電感，各相電感電流之間存在預(yù)設(shè)間隔的相位差，用于依次交替的對(duì)負(fù)載進(jìn)行充電，各相鄰的兩相電感之間均設(shè)有雙向開(kāi)關(guān)，當(dāng)所述雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩相電感同時(shí)對(duì)所述負(fù)載進(jìn)行充電；負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路，用于當(dāng)發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)正向跳變時(shí)，控制至少一個(gè)所述雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使至少兩相電感同時(shí)對(duì)所述負(fù)載充電，以快速響應(yīng)所述負(fù)載的瞬態(tài)變化。

可選地，所述負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路包括：誤差放大器，用于計(jì)算所述功率級(jí)電路的輸出電壓與參考電壓之間的誤差，得到誤差信號(hào)；瞬態(tài)檢測(cè)電路，用于根據(jù)所述誤差信號(hào)判斷所述負(fù)載是否發(fā)生瞬態(tài)正向跳變；瞬態(tài)增強(qiáng)邏輯電路，用于當(dāng)檢測(cè)負(fù)載發(fā)生瞬態(tài)正向跳變時(shí)，產(chǎn)生控制所述雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)電路，用于根據(jù)所述控制信號(hào)控制至少一個(gè)所述雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

可選地，當(dāng)發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)正向跳變，至少一個(gè)所述雙向開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后，與導(dǎo)通的所述雙向開(kāi)關(guān)連接的兩相所述電感并聯(lián)。

可選地，所述負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路還包括：導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生電路，用于根據(jù)所述誤差信號(hào)產(chǎn)生各相電感所在電路的功率管的控制信號(hào)，各所述控制信號(hào)分別用于控制各相電感所在電路導(dǎo)通，以使各相所述電感依次交替的對(duì)所述負(fù)載充電；所述驅(qū)動(dòng)電路還用于，當(dāng)未發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)正向跳變時(shí)，根據(jù)各相所述控制信號(hào)，控制設(shè)于各相所述電感所在電路上的功率開(kāi)關(guān)，使各相所述電感依次交替的對(duì)所述負(fù)載進(jìn)行充電。

可選地，所述功率級(jí)電路其中至少一相電感所在子電路包括：功率開(kāi)關(guān)AH、功率開(kāi)關(guān)AL和一個(gè)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(kāi)關(guān)BH、電容C_F、功率開(kāi)關(guān)BL和一個(gè)濾波電感L_a，依次連接；其中，所述功率開(kāi)關(guān)AH和電容C_F的輸入端均與功率開(kāi)關(guān)BH連接，所述功率開(kāi)關(guān)BH、AH分別用于控制對(duì)應(yīng)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(jí)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(shè)有所述雙向開(kāi)關(guān)；所述功率級(jí)電路的輸出端口還設(shè)有一接地的濾波電容C。

可選地，當(dāng)發(fā)生負(fù)載瞬態(tài)正向跳變后，所述驅(qū)動(dòng)電路還用于，將與導(dǎo)通的至少一個(gè)所述雙向開(kāi)關(guān)相連的兩相子電路上的所述功率開(kāi)關(guān)BL、功率開(kāi)關(guān)AH、功率開(kāi)關(guān)AL關(guān)閉，并驅(qū)動(dòng)所述功率開(kāi)關(guān)BH產(chǎn)生響應(yīng)負(fù)載瞬態(tài)正向跳變的電壓輸入脈沖。