一种降压变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种降压变换器及其控制方法，其中，所述降压变换器位于电源和负载之间，所述降压变换器包括相并联的主变换器和辅变换器，其中：所述主变换器包括第一功率开关、第二功率开关、第一驱动器、控制策略模块、LC谐振电路以及误差电路；所述辅变换器包括第三功率开关、第四功率开关、第三驱动器、第四驱动器、第一比较电路、第二比较电路以及与所述LC谐振电路中的第一电感相并联的第二电感。本发明专利技术提供的一种降压变换器及其控制方法，能够提高降压变换器的转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压处理
，具体涉及一种降压变换器及其控制方法。
技术介绍
常见的降压变换器，例如，Buck电路，可以用于将高电压转换成低电压。Buck电路主要包括续流二极管、开关管和电感，其中续流二极管、开关管是造成效率损失的主要元件。续流二极管的损耗包括导通损耗与恢复损耗，开关管的损耗包括导通损耗与开关损耗。在Buck电路中，开关管的输出端(例如，漏极)与续流二极管的负极相连接，并且与电感相连接，即开关管与续流二极管串联连接，续流二极管与电感并联连接。开关管可以通过驱动电路控制开关管的导通时间，以控制电感的降压，从而实现高电压到低电压的转换，当开关管关断时，可以通过续流二极管释放电感上的电流。然而，由于续流二极管与开关管串联连接，且续流二极管上的电压降很小(例如，1V)，因此，开关管上的电压降接近输入电压，因此必须选用截止电压较大的开关管，这样，使得开关损耗和导通损耗较大，从而使得降压变换器的转换效率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种降压变换器及其控制方法，能够提高降压变换器的转换效率。为实现上述目的，本专利技术实施例一方面提供一种降压变换器，所述降压变换器位于电源和负载之间，所述降压变换器包括相并联的主变换器和辅变换器，其中：所述主变换器包括第一功率开关、第二功率开关、第一驱动器、控制策略模块、LC谐振电路以及误差电路；所述误差电路用于获取所述LC谐振电路的输出电压与基准电压之间的误差电压，并将所述误差电压输入所述控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号；所述第一驱动器根据所述脉冲相位调制信号控制所述第一功率开关和第二功率开关的通断；所述辅变换器包括第三功率开关、第四功率开关、第三驱动器、第四驱动器、第一比较电路、第二比较电路以及与所述LC谐振电路中的第一电感相并联的第二电感；其中，所述第一比较电路和第二比较电路分别将所述LC谐振电路的输出电压与第一预设电压和第二预设电压进行比较，并将各自的比较电压分别输入所述第四驱动器和第三驱动器中，以分别控制所述第四功率开关和第三功率开关的通断。进一步地，所述控制策略模块包括模糊控制单元、神经网络控制单元、线性控制单元中的至少一种。进一步地，所述误差电路具备两个输出端口，其中一个输出端口与所述控制策略模块直接相连，另一个输出端口通过微分器与所述控制策略模块相连。进一步地，所述主变换器中的第一电感的电感值为辅变换器中的第二电感的电感值的10倍。进一步地，所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关均为场效应管。为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种降压变换器的控制方法，所述方法包括：误差电路将LC谐振电路的输出电压与基准电压进行比较，得到误差电压，并将所述误差电压输入控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号；第一驱动器根据所述脉冲相位调制信号控制第一功率开关和第二功率开关的通断；第一比较电路和第二比较电路分别将所述LC谐振电路的输出电压与第一预设电压和第二预设电压进行比较，并将各自得到的比较电压分别输入第四驱动器和第三驱动器中，以分别控制第四功率开关和第三功率开关的通断。进一步地，将所述误差电压输入控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号具体包括：将所述误差电压拆分为两路电压，其中一路电压直接输入所述控制策略模块，另一路电压经过微分处理之后输入所述控制策略模块。进一步地，所述控制策略模块包括模糊控制单元、神经网络控制单元、线性控制单元中的至少一种。进一步地，当所述第二预设电压小于所述LC谐振电路的输出电压，并且所述LC谐振电路的输出电压小于所述第一预设电压时，所述第四功率开关和所述第三功率开关均处于断开状态；当所述第二预设电压大于所述LC谐振电路的输出电压时，所述第一功率开关和所述第三功率开关均处于导通状态，所述第二功率开关和所述第四功率开关均处于断开状态。进一步地，当所述LC谐振电路的输出电压大于所述第一预设电压时，所述第一功率开关和所述第三功率开关均处于断开状态，所述第二功率开关和所述第四功率开关均处于导通状态。在本申请实施方式中，降压变换器的结构可以通过主辅两个变换器并联而成。主变换器的作用是在系统无扰动或微扰动时工作，使输出电压纹波较小。辅变换器的作用是在系统发生较大扰动时，帮助主变换器抑制输出电压波动，使输出电压能够迅速恢复稳定。此外，通过引入控制策略模块，能够在控制策略上采用模糊控制方式、神经网络控制方式或者线性控制方式等，从而使系统抗干扰能力强，能较好地抑制负载的电源扰动，从而提高降压变换器的转换效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是本实施例所述的降压变换器的框架图；图2是本实施例所述的降压变换器的电路示意图；图3是本实施例中功率开关的工作示意图；图4是本实施例所述降压变换器的控制方法的流程图。贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。具体实施方式提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由专利技术人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。本申请提供一种降压变换器，请参阅图1，所述降压变换器可以位于电源和负载之间，所述降压变换器可以包括相并联的主变换器和辅变换器。在本实施方式中，主变换器的作用是在系统无扰动或微扰动时工作，使输出电压纹波较小；辅变换器的作用是在系统发生较大扰动时，帮助主变换器抑制输出电压波动，使输出电压能够迅速恢复稳定。请参阅图2，在图2中，虚线以下的部分可以代表主变换器，虚线以上的部分可以代表辅变换器。在本实施方式中，所述主变换器可以采用负反馈的电路架构，所述主变换器包括第一功率开关M1、第二功率开关M2、第一驱动器、控制策略模块、LC谐振电路以及误差电路。其中，LC谐振电路可以包括电感L1和电容C，与电容C并联的可以是输出电阻R。所述误差电路可以是相减器，用于将LC谐振电路输出的电压V0与基准电压Vref相减，从而得到误差电压。在本实施方式中，所述误差电路在获取所述LC谐振电路的输出电压V0与基准电压Vref之间的误差电压后，可以将所述误差电压输入所述控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号。所述第一驱动器根据所述脉冲相位调制信号可以控制所述第一功率开关M1和第二功率开关M2的通断。在本实施方式中，所述误差电路具备两个输出端口，其中一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降压变换器，所述降压变换器位于电源和负载之间，其特征在于，所述降压变换器包括相并联的主变换器和辅变换器，其中：所述主变换器包括第一功率开关、第二功率开关、第一驱动器、控制策略模块、LC谐振电路以及误差电路；所述误差电路用于获取所述LC谐振电路的输出电压与基准电压之间的误差电压，并将所述误差电压输入所述控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号；所述第一驱动器根据所述脉冲相位调制信号控制所述第一功率开关和第二功率开关的通断；所述辅变换器包括第三功率开关、第四功率开关、第三驱动器、第四驱动器、第一比较电路、第二比较电路以及与所述LC谐振电路中的第一电感相并联的第二电感；其中，所述第一比较电路和第二比较电路分别将所述LC谐振电路的输出电压与第一预设电压和第二预设电压进行比较，并将各自的比较电压分别输入所述第四驱动器和第三驱动器中，以分别控制所述第四功率开关和第三功率开关的通断。

【技术特征摘要】
1.一种降压变换器，所述降压变换器位于电源和负载之间，其特征在于，所述降压变换器包括相并联的主变换器和辅变换器，其中：所述主变换器包括第一功率开关、第二功率开关、第一驱动器、控制策略模块、LC谐振电路以及误差电路；所述误差电路用于获取所述LC谐振电路的输出电压与基准电压之间的误差电压，并将所述误差电压输入所述控制策略模块，以生成脉冲相位调制信号；所述第一驱动器根据所述脉冲相位调制信号控制所述第一功率开关和第二功率开关的通断；所述辅变换器包括第三功率开关、第四功率开关、第三驱动器、第四驱动器、第一比较电路、第二比较电路以及与所述LC谐振电路中的第一电感相并联的第二电感；其中，所述第一比较电路和第二比较电路分别将所述LC谐振电路的输出电压与第一预设电压和第二预设电压进行比较，并将各自的比较电压分别输入所述第四驱动器和第三驱动器中，以分别控制所述第四功率开关和第三功率开关的通断。2.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述控制策略模块包括模糊控制单元、神经网络控制单元、线性控制单元中的至少一种。3.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述误差电路具备两个输出端口，其中一个输出端口与所述控制策略模块直接相连，另一个输出端口通过微分器与所述控制策略模块相连。4.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述主变换器中的第一电感的电感值为辅变换器中的第二电感的电感值的10倍。5.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关均为场效应管。6.一种应用于如权利要求1至5中任一所述的降压变换器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林杰，尤启迪，杨博，周文斐，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11