一种交错并联磁集成DC/DC变换器制造技术

本申请提供一种交错并联磁集成DC/DC变换器，包括：获并联的且结构相同的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一端与所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的输出端相连、第二端接地的BUCK电容Cbuck；与所述BUCK电容Cbuck并联的BUCK电阻Rbuck；每条支路包括一主开关管、副开关管和电感，通过在所述BUCK电容Cbuck的第二端与主、副开关管之间设置PID控制器，提高了变换器的输出稳定性。

A staggered parallel magnetically integrated DC/DC converter

The application provides an interlaced parallel magnetic integrated DC/DC converter, including: the first branch, second branch, third branch and fourth branch which are parallel and identical in structure; the first end is connected with the output end of the first branch, the second branch, the third branch and the fourth branch, and the second end grounded BUCK capacitance Cbuck. The BUCK capacitor Cbuck parallel BUCK resistance Rbuck; each branch consists of a main switch tube, auxiliary switch tube and inductor. By setting the PID controller between the second end of the BUCK capacitance Cbuck and the main and secondary switch tubes, the output stability of the converter is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联磁集成DC/DC变换器
本专利技术涉及电子电路
，具体涉及一种交错并联磁集成DC/DC变换器。
技术介绍
DC/DC转换器广泛应用于变电站自动化系统的电路中，它是开关电源芯片，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容(感)里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比(由开关导通时间与整个开关的周期的比值)有关。开关电源可以用于升压和降压。开关电源具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点，然而随着开关电源的快速发展，对开关电源的输出电压精度要求和动态性能逐渐提高。如何提高开关电源输出电压的精准度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种交错并联磁集成DC/DC变换器，以提高交错并联磁集成DC/DC变换器输出信号的精度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种交错并联磁集成DC/DC变换器，包括：并联的且结构相同的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一端与所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的输出端相连、第二端接地的BUCK电容Cbuck；与所述BUCK电容Cbuck并联的BUCK电阻Rbuck；其中，所述第一支路包括：第一主开关管Q1、第一副开关管Q1-1和第一电感L1；所述第二支路包括：第二主开关管Q2、第二副开关管Q2-1和第二电感L2；所述第三支路包括：第三主开关管Q3、第三副开关管Q3-1和第三电感L3；所述第四支路包括：第四主开关管Q4、第四副开关管Q4-1和第四电感L4；所述第一主开关管Q1的第一端与所述第二主开关管Q2、第三主开关管Q3和第四主开关管Q4的第一端相连，所述第一副开关管Q1-1的第一端与所述第一主开关管Q1的第二端和第一电感L1的第一端相连，所述第一副开关管Q1-1的第二端接地，所述第一电感L1的第二端与所述第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4的第二端相连；所述第二副开关管Q2-1的第一端与所述第二主开关管Q2的第二端和第二电感L2的第一端相连，所述第二副开关管Q2-1的第二端接地；所述第三副开关管Q3-1的第一端与所述第三主开关管Q3的第二端和第三电感L3的第一端相连，所述第三副开关管Q3-1的第二端接地；所述第四副开关管Q4-1的第一端与所述第四主开关管Q4的第二端和第四电感L4的第一端相连，所述第四副开关管Q4-1的第二端接地。输入端与所述BUCK电容Cbuck的第二端相连的PID控制器；所述PID控制器的输出端与所述第一主开关管Q1、第二主开关管Q2、第三主开关管Q3、第四主开关管Q4、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管和第四副开关管的控制端相连。优选的，苏搜狐交错并联磁集成DC/DC变换器，还包括，与所述第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管、第四主开关管、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管和第四副开关管的控制端相连的控制器，用于：控制第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管、第四主开关管、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管和第四副开关管的导通状态在八个模态之间相互切换；具体的，在第I模态时，控制所述第一主开关管导通，其他开关管断开；在第II、IV、VI、Ⅷ模态时，第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管和第四主开关管断开，其他开关管导通；在第III模态时，所述第二主控开关导通，其他开关管断开；在第V模态时，所述第三主控开关导通，其他开关管断开；在第Ⅶ模态时，所述第四主控开关导通，其他开关管断开。优选的，所述交错并联磁集成DC/DC变换器，所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感的规格相同。优选的，所述交错并联磁集成DC/DC变换器，还包括：与所述PID控制器相连的基准信号生成器，用于向所述PID控制器输出可调的基准电压。优选的，交错并联磁集成DC/DC变换器中，还包括：与所述第一主开关管、第二主开关管、第三主开关管、第四主开关管、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管和第四副开关管反向并联的二极管。基于上述技术方案，本专利技术实施例提供的上述方案，通过在所述BUCK电容Cbuck的第二端与主、副开关管之间设置PID控制器，通过所述PID控制器对所述变换器的输出进行调节，使得变化器的输出保持在预设目标值，提高了变换器的输出稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为Buck模式下变换器的拓扑结构示意图；图2a为占空比为0～1/4的相电感电流及工作模态；图2b为占空比为1/4～1/2的相电感电流及工作模态；图3a为占空比为1/2～3/4的相电感电流及工作模态；图3b为占空比为3/4～的相电感电流及工作模态；图4为四相交错并联磁集成Buck变换器小信号等效模型；图5为系统的双闭环结构框图；图6为系统整体控制模型；图7为Buck模态输出电压到占空比传递函数bode图；图8为本申请实施例公开的交错并联磁集成DC/DC变换器的示意图；图9为本申请实施例公开的交错并联磁集成DC/DC变换器输出控制装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。申请人经过研究发现，采用交错并联磁集成技术能够使电流纹波得到减小，同时可使磁件的尺寸大大减小、使自动化系统的稳态和动态特性得到改善。开关电源的输出主要取决于DC-DC的输出，本申请以四相磁集成双向DC/DCBuck变换器研究对象，提出了系统在CCM模式下小信号建模方法，得出了系统的传递函数，通过分析该传函的幅频和相频特性，得出转折频率和相位裕度。为满足DC/DC变换器稳定工作时一般要求，而加入了PI控制，来调节变换器的输出响应，进而提高稳态精度，同时利用齐格勒-尼科尔斯(ZN法)，求出KP和Ki的值，优化了设计系统的控制，使系统的稳态性和动态响应得到了提高。最后，对四相变换器进行仿真和实验，结果表明所提出方法可以使变换器性能得到改善。参见图1，本申请实施例公开的交错并联磁集成双向DC/DC变换Buck的结构为四通道并联磁集成变换器，其结构可以包括：并联的且结构相同的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一端与所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的输出端相连、第二端接地的BUCK电容Cbuck；与所述BUCK电容Cbuck并联的BUCK电阻Rbuck；其中，所述第一支路包括：第一主开关管Q1、第一副开关管Q1-1和第一电感L1；所述第二支路包括：第二主开关管Q2、第二副开关管Q2-1和第二电感L2；所述第三支路包括：第三主开关管Q3、第三副开关管Q3-1和第三电感L3；所述第四支路包括：第四主开关管Q4、第四副开关管Q4-1和第四电感L4；所述第一主开关管Q1的第一端与所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错并联磁集成DC/DC变换器，其特征在于，包括：并联的且结构相同的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一端与所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的输出端相连、第二端接地的BUCK电容Cbuck；与所述BUCK电容Cbuck并联的BUCK电阻Rbuck；其中，所述第一支路包括：第一主开关管Q1、第一副开关管Q1‑1和第一电感L1；所述第二支路包括：第二主开关管Q2、第二副开关管Q2‑1和第二电感L2；所述第三支路包括：第三主开关管Q3、第三副开关管Q3‑1和第三电感L3；所述第四支路包括：第四主开关管Q4、第四副开关管Q4‑1和第四电感L4；所述第一主开关管Q1的第一端与所述第二主开关管Q2、第三主开关管Q3和第四主开关管Q4的第一端相连，所述第一副开关管Q1‑1的第一端与所述第一主开关管Q1的第二端和第一电感L1的第一端相连，所述第一副开关管Q1‑1的第二端接地，所述第一电感L1的第二端与所述第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4的第二端相连；所述第二副开关管Q2‑1的第一端与所述第二主开关管Q2的第二端和第二电感L2的第一端相连，所述第二副开关管Q2‑1的第二端接地；所述第三副开关管Q3‑1的第一端与所述第三主开关管Q3的第二端和第三电感L3的第一端相连，所述第三副开关管Q3‑1的第二端接地；所述第四副开关管Q4‑1的第一端与所述第四主开关管Q4的第二端和第四电感L4的第一端相连，所述第四副开关管Q4‑1的第二端接地；输入端与所述BUCK电容Cbuck的第二端相连的PID控制器；所述PID控制器的输出端与所述第一主开关管Q1、第二主开关管Q2、第三主开关管Q3、第四主开关管Q4、第一副开关管、第二副开关管、第三副开关管和第四副开关管的控制端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种交错并联磁集成DC/DC变换器，其特征在于，包括：并联的且结构相同的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一端与所述第一支路、第二支路、第三支路和第四支路的输出端相连、第二端接地的BUCK电容Cbuck；与所述BUCK电容Cbuck并联的BUCK电阻Rbuck；其中，所述第一支路包括：第一主开关管Q1、第一副开关管Q1-1和第一电感L1；所述第二支路包括：第二主开关管Q2、第二副开关管Q2-1和第二电感L2；所述第三支路包括：第三主开关管Q3、第三副开关管Q3-1和第三电感L3；所述第四支路包括：第四主开关管Q4、第四副开关管Q4-1和第四电感L4；所述第一主开关管Q1的第一端与所述第二主开关管Q2、第三主开关管Q3和第四主开关管Q4的第一端相连，所述第一副开关管Q1-1的第一端与所述第一主开关管Q1的第二端和第一电感L1的第一端相连，所述第一副开关管Q1-1的第二端接地，所述第一电感L1的第二端与所述第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4的第二端相连；所述第二副开关管Q2-1的第一端与所述第二主开关管Q2的第二端和第二电感L2的第一端相连，所述第二副开关管Q2-1的第二端接地；所述第三副开关管Q3-1的第一端与所述第三主开关管Q3的第二端和第三电感L3的第一端相连，所述第三副开关管Q3-1的第二端接地；所述第四副开关管Q4-1的第一端与所述第四主开关管Q4的第二端和第四电感L4的第一端相连，所述第四副开关管Q4-1的第二端接地；输入端与所述BUCK电容Cbuck的第二端相连的PID控制器；所述PID控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：范贺明，刘震宇，李孟兴，袁翔，赵连政，魏永和，王海燕，胥莹，田国明，强秋萍，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司承德供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河北,13