一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器，包括2n個功率開關(guān)管和一個濾波電容，一個具有n個繞組的耦合電感。所述耦合電感繞組是第1相電感繞組與第2相電感繞組耦合，第2相電感繞組與第3相電感繞組耦合，第n-1相電感繞組與第n相電感繞組耦合，第n相電感繞組與第1相電感繞組耦合；且除第1和第n相繞組外，第m相繞組只和第m-1相繞組與第m+1繞組耦合，而與其他相數(shù)繞組不耦合，第1相繞組只和第2相繞組與第n相繞組耦合，第n相繞組只和第1相繞組與第n-1相繞組耦合。利用陣列式磁芯實現(xiàn)n相耦合電感繞組的逐相耦合。通過設(shè)計電感耦合系數(shù)與控制主開關(guān)管的導通時刻，降低所述變換器的輸出電流紋波與提高動態(tài)響應。
【專利說明】一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流一直流變換器，具體說是一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應用于CPU供電的電壓調(diào)整模塊，普遍采用交錯并聯(lián)Buck變換器作為電路構(gòu)架滿足動態(tài)響應和效率要求。電感作為變換器中的關(guān)鍵部件嚴重影響變換器的效率和動態(tài)性能，同時制約變換器的小型化。交錯并聯(lián)直流降壓變換器中各相電感逐相耦合是一種全新的電路拓撲結(jié)構(gòu)，有利于減小輸出電流紋波，提聞電路動態(tài)響應，同時增加多相交錯并聯(lián)控制的單相占空系數(shù)，有利于增加并聯(lián)相數(shù)，使交錯并聯(lián)變換器輸出電流紋波更小。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了適應多相電壓調(diào)整模塊的低電壓、大電流、小紋波和高動態(tài)響應的需要，采用磁集成技術(shù)降低電壓調(diào)整模塊輸出電流紋波，提高動態(tài)響應，克服多相電壓調(diào)整模塊隨著相數(shù)增加，單相控制占空系數(shù)減小，在高頻控制下，變換器不穩(wěn)定的缺點。特別提供了一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器作為多相電壓調(diào)整模塊。
[0004]本發(fā)明提供了一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器，其特征在于n相交錯并聯(lián)直流降壓變換器包括2n個功率開關(guān)管和一個濾波電容，一個具有n個繞組的耦合電感，耦合電感的繞組是第I相電感繞組與第2相電感繞組耦合，第2相電感繞組與第3相電感繞組耦合，以此類推，第n-1相電感繞組與第n相電感繞組耦合，第n相電感繞組與第I相電感繞組耦合；且第m (l〈m〈n)相繞組只和第m_l相繞組與第m+1繞組耦合，而與其他相數(shù)繞組不耦合，第I相繞組只和第2相繞組與第n相繞組耦合，第n相繞組只和第I相繞組與第n-1相繞組耦合。在第I相中，第I開關(guān)管的漏極連接第2開關(guān)管的源極和第I相耦合電感繞組的同名端；在第2相中，第3開關(guān)管的漏極連接第4開關(guān)管的源極和第2相耦合電感繞組的異名端；在第3相中，第5開關(guān)管的漏極連接第6開關(guān)管的源極和第3相耦合電感繞組的同名端；在第m相中，第2m-l開關(guān)管的漏極連接第2m開關(guān)管的源極和第m相電感繞組的同名端或異名端(m為奇數(shù)時為同名端，m為偶數(shù)時為異名端)。每相電感繞組的另一個端子連接在一起后再與濾波電容的一個端子連接。
[0005]根據(jù)交錯并聯(lián)直流降壓變換器的輸出電流紋波要求與輸出動態(tài)響應要求確定耦合電感耦合度大小與控制占空系數(shù)大小。
[0006]控制主開關(guān)管(VT1、VT3……VT2n_l)導通分為相鄰相沒有共同導通時刻與有共同導通時刻兩種情況。具體選擇方式根據(jù)輸入輸出電壓大小、電流紋波要求、控制頻率及變換器相數(shù)綜合確定。
[0007]逐相耦合電感采用陣列式磁集成技術(shù)，利用陣列式磁芯實現(xiàn)n相電感繞組的逐相耦合。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:通過交錯并聯(lián)技術(shù)和陣列式磁集成技術(shù)減小交錯并聯(lián)直流降壓變換器輸出電流紋波，提高動態(tài)響應，增加因占空系數(shù)減小導致的控制穩(wěn)定性，利用陣列式磁芯降低磁性器件熱損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖1是一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器。
[0010]附圖2是控制開關(guān)管導通為相鄰相沒有共同導通時刻的時序圖。
[0011]附圖3為控制開關(guān)管導通為相鄰相有共同導通時刻的時序圖。
[0012]附圖4為本發(fā)明電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器的一個實施實例的逐相耦合電感結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施實例對本發(fā)明作進一步的描述，但本發(fā)明保護范圍不限于下述實施實例。
[0014]圖1示出了本發(fā)明的一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器，η相交錯并聯(lián)直流降壓變換器包括2η個功率開關(guān)管VT1、VT2……VT2n，一個濾波電容C，一個具有η個繞組L1、L2……Ln的耦合電感，耦合電感的繞組是LI繞組與L2繞組耦合，L2繞組與L3繞組耦合，以此類推，Ln-1繞組與Ln繞組耦合，Ln繞組與LI繞組耦合；且Lm (l<m<n)繞組只和Lm-1繞組、Lm+1繞組耦合，而與其他相數(shù)不耦合，LI繞組只和L2繞組、Ln繞組耦合，Ln繞組只和LI繞組、Ln-1繞組耦合。在第I相中，開關(guān)管VTl的漏極連接開關(guān)管VT2的源極和LI繞組的同名端；在第2相中，開關(guān)管VT3的漏極連接開關(guān)管VT4的源極和L2繞組的異名端；在第3相中，開關(guān) 管VT5的漏極連接開關(guān)管VT6的源極和L3繞組的同名端；在第m相中，開關(guān)管VT2m-l的漏極連接開關(guān)管VT2m的源極和Lm的同名端或異名端(m為奇數(shù)時
為同名端，mn為偶數(shù)時為異名端)。L1、L2......Ln繞組的另一個端子連接在一起后與濾波電
容的一個端子連接。
[0015]VTl, VT2……VTn開關(guān)管所加控制時序脈沖如圖2與圖3示，在低頻率或相數(shù)不高于4相的變換器施加圖2控制時序；在高頻率或相數(shù)高于4相，或高頻率及相數(shù)高于3相的變換器施加圖2控制時序。
[0016]圖4實施實例的逐相耦合電感結(jié)構(gòu)使用環(huán)形磁芯，每相電感繞組纏繞在3個環(huán)形磁芯上，401為耦合磁芯，402為漏感調(diào)節(jié)磁芯。
【權(quán)利要求】
1.一種電感逐相耦合的交錯并聯(lián)直流降壓變換器，其特征在于η相交錯并聯(lián)直流降壓變換器包括2η個功率開關(guān)管(VT1、VT2……VT2n)和一個濾波電容(C)，一個具有η個繞組(L1、L2……Ln)的耦合電感，耦合電感的繞組是第I相電感繞組(LI)與第2相電感繞組(L2)耦合，第2相電感繞組(L2)與第3相電感繞組(L3)耦合，以此類推，第η_1相電感繞組(L3)與第η相電感繞組(Ln)耦合，第η相電感繞組(Ln)與第I相電感繞組(LI)耦合；且第m (l<m<n)相繞組(Lm)只和第m_l相繞組(Lm-1)與第m+1繞組(Lm+1)耦合，而與其他相數(shù)繞組不耦合，第I相繞組(LI)只和第2相繞組(L2)與第η相繞組(Ln)耦合，第η相繞組(Ln)只和第I相繞組(LI)與第η-1相繞組(Ln-1)耦合；在第I相中，第I開關(guān)管(VTl)的漏極連接第2開關(guān)管(VT2)的源極和第I相耦合電感繞組(LI)的同名端，在第2相中，第3開關(guān)管(VT3)的漏極連接第4開關(guān)管(VT4)的源極和第2相耦合電感繞組(L2)的異名端，在第3相中，第5開關(guān)管(VT5)的漏極連接第6開關(guān)管(VT6)的源極和第3相耦合電感繞組(L3)的同名端，在第m相中，第2m-l開關(guān)管(VT2m_l)的漏極連接第2m開關(guān)管(VT2m)的源極和第m相電感繞組(Lm)的同名端或異名端(m為奇數(shù)時為同名端，m為偶數(shù)時為異名端);每相電感繞組(L1、L2……Ln)的另一個端子連接在一起后再與濾波電容(C)的一個端子連接。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述變換器，其控制主開關(guān)管(VT1、VT3……VT2n-l)導通包括相鄰相沒有共同導通時刻與有共同導通時刻兩種情況。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述變換器，其耦合電感結(jié)構(gòu)為陣列式多磁芯磁集成，包括使用各種磁性材料、各種形狀磁芯，繞組多磁芯共繞與分繞。
【文檔編號】H02M1/14GK103607118SQ201310529057
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】李洪珠, 榮德生 申請人:遼寧工程技術(shù)大學