一种三电平Buck变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三电平Buck变换器及其控制方法，主要由四个MOSFET管、三个二极管、一个飞跨电容及LC滤波器组成。该变换器由D2的负极接在C2的左端，D2的正极接在输入电源的负端作为放电回路，D3和Q4串联后与输入电源相连替代原先的导通回路。优点：大大提高了DC/DC变换器的动态响应，缩短了一个周期内迅速达到稳态的时间；所涉及的三电平Buck变换器及控制方法适用于车载电源、通信电源等应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三电平Buck变换器及其控制方法，属于电力电子变换器

技术介绍
随着工业设备及微处理器的迅速发展，越来越多的装置存在负载突变的特性，这对开关电源的性能提出了更高的要求。在传统的Buck电路中，负载发生突变，但系统不能及时响应输出的变化，会造成输出电压波动，进而影响负载的正常工作和安全。因此，如何改善电路的动态响应成为研究热点。目前，针对改善电路的动态响应的解决方法如下所示：(1)LC滤波器的方案。并联大量滤波电容或采用低ESR电容可降低负载突变引起的电压波动，但增加了系统的体积和成本；采用较小的滤波电感能够提高动态响应能力，需考虑增加的磁芯损耗及开关损耗。(2)三电平Buck电路方案。相较于传统的Buck电路，三电平Buck电路的等效开关频率加倍，而且开关器件的电压应力减半。在相同的开关频率条件下，三电平Buck电路可以采用更小的电感，动态响应更高。此外，还可以采用变换器的多相组合、多级电路来提高动态响应。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种三电平Buck变换器及其控制方法，在输出电压足够稳定的基础上，有效地提高了该变换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平Buck变换器，其特征是，包括电源，第一MOSFET管Q1、第二MOSFET管Q2、第三MOSFET管Q3、第四MOSFET管Q4，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，一个飞跨电容C2及LC滤波器；所述电源、Q1、Q2、Q4及LC滤波器串联；D3的负极直接接电源的正端，D3的正极接Q4的漏极，Q4的源极接电源的负端；D2的正极直接接电源的负端D2的负极接Q1的源极，Q1的漏极接电源的正端；C2的一端接D2的负极，C2的另一端接Q3的漏极，Q3的源极接D3的正极；D1的负极接在Q2和LC滤波器之间，D1的正极接在C2和Q3之间。

【技术特征摘要】
1.一种三电平Buck变换器，其特征是，包括电源，第一MOSFET管Q1、第二MOSFET管Q2、第三MOSFET管Q3、第四MOSFET管Q4，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，一个飞跨电容C2及LC滤波器；所述电源、Q1、Q2、Q4及LC滤波器串联；D3的负极直接接电源的正端，D3的正极接Q4的漏极，Q4的源极接电源的负端；D2的正极直接接电源的负端D2的负极接Q1的源极，Q1的漏极接电源的正端；C2的一端接D2的负极，C2的另一端接Q3的漏极，Q3的源极接D3的正极；D1的负极接在Q2和LC滤波器之间，D1的正极接在C2和Q3之间。2.根据权利要求1所述的一种三电平Buck变换器，其特征是，所述LC滤波器包括电容C1、负载R1、滤波电感L1，其中C1与R1并联后与滤波电感L1串联。3.一种基于权利要求1-2任意一项三电平Buck变换器的控制方法，其特征在于：设开关变换器的状态空间方程为：式中，为系统变量偏差及其各阶导数或积分构成的n维向量的偏导，f(x)和g(x)为定义在整个矢量场上的两个平滑矢量场，选取切换函数s...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅强，史旭，李倩，宗丽莉，俞今佳，井萃汝，盛伟，周凡，张超，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32