CN113676045B - 基于耦合电感的交错同步buck变换器的数字软开关控制方法 - Google Patents

基于耦合电感的交错同步buck变换器的数字软开关控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，属于电力电子领域的高频开关电源方向。本发明通过变频控制耦合电感的关断电流恒定，死区时间根据输入电压而变化，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内可以充分实现软开关同时降低导通损耗。采用电压外环与电流内环双闭环控制策略，通过对输入、输出电压以及输出电流采样计算得到不同情况下的开关频率以及死区时间。本发明能够实现基于耦合电感的交错并联同步BUCK变换器适应宽电压范围输入、全负载范围内的软开关，通过数字控制，不需要辅助电路、零电流检测电路或高带宽传感器，调制方式灵活易实现，提高变换器转换效率。

Description

基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，属于电力电子领域的高频开关电源方向。
背景技术
近年来，随着各类工业设备以及民用设备的快速发展，对宽电压增益，高功率密度的模块电源的需求越来越迫切，其中同步BUCK变换器因其效率高、结构简单被广泛应用。在同步BUCK变换器中通常采用交错并联技术有效降低输出电流，减小滤波电容，提高功率密度，同时采用耦合电感将两个电感集成到一个磁芯上进一步提高变换器的功率密度，提高效率以及动态响应。
为了进一步提高基于耦合电感的交错并联同步BUCK变换器的转换效率，软开关技术成为关键技术。IEEE Transactions on industrial Electronics【IEEE工业电子学报】于2013年发表的“Digital Adaptive Frequency Modulation for Bidirectional DC-DCConverter”【双向DC-DC变换器的数字自适应调频】一文，提出了基于双向DC-DC变换器的变频控制方法，该方法双向DC-DC变换器工作在电流临界模式从而实现软开关，但是耦合电感会改变电感电流的特性，该方法并不适用带耦合电感的变换器软开关实现；IEEE Transactionson Power Electronics【IEEE电力电子学报】于2016年发表的“High-Frequency High-Efficiency GaN-Based Interleaved CRM Bidirectional Buck/Boost Converter withInverse Coupled Inductor”【基于GaN器件带负耦合电感的高频高效率交错并联电流临界模式双向Buck/Boost变换器】一文，提出了一种基于负耦合电感的交错并联双向Buck/Boost变换器的软开关方法，该方法使变换器工作在电流临界模式，耦合电感使得软开关范围增大。然而这种方法还是有不足之处：该方法需要零电流检测电路，增加了电路的复杂性，同时软开关范围受输入电压输出电压的关系影响，当输入电压过高时，则不能实现软开关；另外，死区时间没有进行优化控制，电流流过二极管导致导通损耗变大。
发明内容
为了克服现有技术的不足同时降低导通损耗，本发明目的是提供一种基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，通过变频控制耦合电感的关断电流恒定，死区时间根据输入电压而变化，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关同时降低导通损耗；采用电压外环与电流内环双闭环控制策略，通过对输入、输出电压以及输出电流采样计算得到不同情况下的开关频率以及死区时间，实现基于耦合电感的交错并联同步BUCK变换器适应宽电压范围输入、全负载范围内的软开关；通过数字控制，不需要辅助电路、零电流检测电路或高带宽传感器，调制方式灵活易实现，且能够提高变换器转换效率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，所述基于耦合电感的交错并联同步BUCK变换器拓扑，包括直流输入电源Vin、输入电容Cin、输出电容Co、负耦合电感、第一功率开关管S1，第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4。所述负耦合电感由第一绕组L1和第二绕组L2组成。所述的功率开关管均为场效应晶体管MOSFET。
所述基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法包括如下步骤：
步骤一、根据耦合电感的自感L、耦合系数α和功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4、角频率ωr、特征阻抗Zr。
根据耦合电感的自感L、耦合系数α以及功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4＝L(1-α2)),角频率特征阻抗/>
步骤二、采样输入电压Vin、输出电压Vo和输出电流Io。
步骤三、根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角所述移相角/>为Ddead1和Ddead2差值的一半，所述Ddead1和Ddead2根据步骤五得到。
根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角根据步骤五得到Ddead1和Ddead2，Ddead1和Ddead2分别对应S1关断后的死区时间tdead1和S2关断后的死区时间tdead2。D1，D2和/>的计算公式如式(1)：
步骤四、根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法模式分成两种控制模式，通过上述两种控制模式的变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过上述两种控制模式控制死区时间根据输入电压而变化，并计算开关频率fs和死区时间tdead2，降低功率开关管导通损耗。
步骤4.1：根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法控制模式分成两种控制模式：
控制模式一：当时，根据如式(2)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(3)所示死区时间tdead2进行死区控制。
其中Ioff2为S2关断时刻电感电流。
控制模式二：当时，根据如式(4)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(5)所示死区时间tdead2进行死区控制。
步骤4.2：通过步骤4.1对应的两种控制模式得到的开关频率fs和死区时间tdead2进行变频控制和死区时间控制，通过变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗。
步骤五、根据步骤四中求出的开关频率fs和死区时间tdead2求得Ddead1＝tdead1fs，Ddead2＝tdead1fs，并将得到的Ddead1和Ddead2返回步骤三，循环迭代，实现基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制。
有益效果：
1、本发明公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，建立用于控制开关频率的关系式，并分为两种控制模式进行控制，通过变频控制耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关。
2、本发明公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，建立用于控制死区时间的关系式，并分为两种控制模式进行控制，通过控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗。
3、本发明公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，通过对输入、输出电压以及输出电流采样计算得到不同情况下的开关频率以及死区时间，采用全数字控制，不需要辅助电路、零电流检测电路或高带宽传感器，调制方式灵活易实现，且能够提高变换器转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例的变换器电路结构示意图；
图2为本发明实施例的变换器控制框图；
图3为本发明实施例的可变死区时间和开关频率调制单元的算法框图；
图4为本发明实施例的主要波形图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明加以详细说明。同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本实施例一种基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法。所提及的实施例为基于耦合电感的交错同步BUCK变换器，变换器电路结构示意图如图1,包括直流输入电源Vin、输入电容Cin、输出电容Co、负耦合电感、第一功率开关管S1，第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4。所述负耦合电感由第一绕组L1和第二绕组L2组成。所述的功率开关管均为场效应晶体管MOSFET。iL1和iL2分别为耦合电感L1，L2的电流，耦合电感采用负耦合方式，io是输出电流。桥臂A和桥臂B的驱动信号相差180°的相位。
所述实施例的设计参数如表1所示。
表1
输入电压 35-65V
输出电压 24V
自感 5.9μH
耦合系数 -0.21
输入电容 120μF
输出电容 265μF
功率开关管 IPT015N10N5
电感磁芯 PC40EI50
本实施例一种基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，闭环控制的框图如图2,可变死区时间和开关频率调制单元的算法如图3所示。具体实施步骤如下：
本实施例实现控制方法的控制器为数字运算控制器(DSP)TMS320F28335。变换器上电开始工作后，将传感器采样到的输出电压Vo和给定参考电压Voref作为比较，将反馈值经过PI调节器和限幅器，输出值作为电流环的给定，再将其与采样的输出电流io相减，经过PI调节器和限幅器作为调制波Duty。
本实施例公开的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，包括如下步骤：
步骤一、根据耦合电感的自感L、耦合系数α和功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4、角频率ωr、特征阻抗Zr。
根据耦合电感的自感L、耦合系数α以及功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4＝L(1-α2)),角频率特征阻抗/>
步骤二、采样输入电压Vin、输出电压Vo和输出电流Io。
步骤三、根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角所述移相角/>为Ddead1和Ddead2差值的一半，所述Ddead1和Ddead2根据步骤五得到。
根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角根据步骤五得到Ddead1和Ddead2，Ddead1和Ddead2分别对应S1关断后的死区时间tdead1和S2关断后的死区时间tdead2。D1，D2和/>的计算公式如式(1)：
步骤四、根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法模式分成两种控制模式，通过上述两种控制模式的变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过上述两种控制模式控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗。
步骤4.1：根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法控制模式分成两种控制模式：
控制模式一：当时，根据如式(2)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(3)所示死区时间tdead2进行死区控制。
其中Ioff2为S2关断时刻电感电流。
控制模式二：当时，根据如式(4)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(5)所示死区时间tdead2进行死区控制。
步骤4.2：通过步骤4.1对应的两种控制模式得到的开关频率fs和死区时间tdead2进行变频控制和死区时间控制，通过变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗。
步骤五、根据步骤四中求出的开关频率fs和死区时间tdead2求得Ddead1＝tdead1fs，Ddead2＝tdead1fs，并将得到的Ddead1和Ddead2返回步骤三。
图4展示了本实施例得到在不同D1和D2下主要波形图。图4(a)展示了的主要波形图，在谐振期间电感L1、L2两端的电压vL1,vL2如公式(6)，此时变换器工作在控制模式一。
图4(b)展示了的主要波形图，在谐振期间电感L1、L2两端的电压vL1,vL2如公式(7)，此时变换器工作在控制模式二。
图4(c)展示了的主要波形图，在谐振期间电感L1、L2两端的电压vL1,vL2包含公式(6)和公式(7)两个过程，此时变换器工作在控制模式二。
本实施例一种基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，通过变频控制耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗；通过对输入、输出电压以及输出电流采样计算得到不同情况下的开关频率以及死区时间，采用全数字控制，不需要辅助电路、零电流检测电路或高带宽传感器，调制方式灵活易实现，且能够提高变换器转换效率。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，所述基于耦合电感的交错并联同步BUCK变换器拓扑，包括直流输入电源Vin、输入电容Cin、输出电容Co、负耦合电感、第一功率开关管S1，第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4；所述负耦合电感由第一绕组L1和第二绕组L2组成；所述的功率开关管均为场效应晶体管MOSFET，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一、根据耦合电感的自感L、耦合系数α和功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4、角频率ωr、特征阻抗Zr；
步骤二、采样输入电压Vin、输出电压Vo和输出电流Io；
步骤三、根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角所述移相角/>为Ddead1和Ddead2差值的一半，所述Ddead1和Ddead2根据步骤五得到；
步骤四、根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法模式分成两种控制模式，通过上述两种控制模式的变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过上述两种控制模式控制死区时间根据输入电压而变化，并计算开关频率fs和死区时间tdead2，降低功率开关管导通损耗；
步骤五、根据步骤四中求出的开关频率fs和死区时间tdead2求得Ddead1＝tdead1fs，Ddead2＝tdead1fs，并将得到的Ddead1和Ddead2返回步骤三，循环迭代，实现基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制。
2.如权利要求1所述的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，其特征在于：步骤一实现方法为，
根据耦合电感的自感L、耦合系数α以及功率开关管的输出电容Coss得等效电感Leq4＝L(1-α2)，角频率特征阻抗/>
3.如权利要求2所述的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，其特征在于：步骤三实现方法为，
根据电流环的输出占空比Duty，得到S1和S3的有效占空比D1，S2和S4的有效占空比D2，以S2和S3的导通信号中心点之间的相位差作为移相角根据步骤五得到Ddead1和Ddead2，Ddead1和Ddead2分别对应S1关断后的死区时间tdead1和S2关断后的死区时间tdead2；D1，D2和/>的计算公式如式(1)：
。
4.如权利要求3所述的基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法，其特征在于：步骤四实现方法为，
步骤4.1：根据步骤三得到的D1，D2和移相角将D1与/>进行比较，根据比较结果，将基于耦合电感的交错同步BUCK变换器的数字软开关控制方法控制模式分成两种控制模式：
控制模式一：当时，根据如式(2)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(3)所示死区时间tdead2进行死区控制；
其中Ioff2为S2关断时刻电感电流；
控制模式二：当时，根据如式(4)所示开关频率fs进行变频控制，根据如式(5)所示死区时间tdead2进行死区控制；
步骤4.2：通过步骤4.1对应的两种控制模式得到的开关频率fs和死区时间tdead2进行变频控制和死区时间控制，通过变频控制实现耦合电感的关断电流恒定，使得变换器在不同输入电压下以及全负载范围内能够充分实现软开关；通过控制死区时间根据输入电压而变化，降低功率开关管导通损耗。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114400886B (zh) * 2022-01-17 2024-07-30 燕山大学 一种变频自适应死区时间的图腾柱pfc控制方法
CN114726214B (zh) * 2022-04-18 2024-07-02 南京航空航天大学 一种四管Buck-Boost变换器控制方法和控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539630A (en) * 1993-11-15 1996-07-23 California Institute Of Technology Soft-switching converter DC-to-DC isolated with voltage bidirectional switches on the secondary side of an isolation transformer
CN103944382A (zh) * 2014-04-03 2014-07-23 天津大学 消除Buck型变换器电流死区的电流型控制方法
CN110401350A (zh) * 2019-07-01 2019-11-01 中南大学 双有源全桥双向dc-dc变换器的全负载范围zvs的移相控制方法
CN111092549A (zh) * 2019-11-27 2020-05-01 南京航空航天大学 四管Buck-Boost变换器的三模式变频软开关控制方法
CN111541373A (zh) * 2020-05-18 2020-08-14 哈尔滨工业大学 一种基于正向耦合电感的两相并联同步整流Boost变换器的控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539630A (en) * 1993-11-15 1996-07-23 California Institute Of Technology Soft-switching converter DC-to-DC isolated with voltage bidirectional switches on the secondary side of an isolation transformer
CN103944382A (zh) * 2014-04-03 2014-07-23 天津大学 消除Buck型变换器电流死区的电流型控制方法
CN110401350A (zh) * 2019-07-01 2019-11-01 中南大学 双有源全桥双向dc-dc变换器的全负载范围zvs的移相控制方法
CN111092549A (zh) * 2019-11-27 2020-05-01 南京航空航天大学 四管Buck-Boost变换器的三模式变频软开关控制方法
CN111541373A (zh) * 2020-05-18 2020-08-14 哈尔滨工业大学 一种基于正向耦合电感的两相并联同步整流Boost变换器的控制方法

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