CN114337207A - 多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构。其中，该拓扑结构包括：第一数量的主回路，以及第一数量的从回路，与上述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；第一数量的桥臂，与上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路相连，用于控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态。本发明解决了现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

Description

多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构

技术领域

本发明涉及变换器控制领域，具体而言，涉及一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构。

背景技术

现有技术中的交错降压变换器的拓扑结构主要有交错并联降压变换器、以及堆叠交错降压变换器。其中，交错并联降压变换器采用两桥臂四个开关，如图1所示，由于交错并联降压变换器在工作过程中开关交错导通，使得上述交错并联降压变换器只有在占空比为50％的情况下才能实现输出纹波的完全抵消，因此此类变换器存在一定的局限性，且工作效率较低。

堆叠交错降压变换器同样采用两桥臂四个开关，如图2所示，由于从回路电容的存在，隔绝了从回路的直流电，使得流过主回路的电流等于负载电流，但同时也使得流过四个开关的电流应力增大，交错变换器工作效率同样降低；此外，当一个桥臂出现故障时，上述堆叠交错降压变换器的拓扑结构无法正常工作，因此该类交错变换器存在一定的局限性。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，以至少解决现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，包括：第一数量的主回路，以及第一数量的从回路，与上述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；第一数量的桥臂，与上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路相连，用于控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态。

可选地，上述第一数量的桥臂，包括：第二数量的桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态。

可选地，述第一数量的桥臂，包括：每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，并且每个桥臂上设置的不同桥臂开关处于关闭状态的时段不同。

可选地，每条上述主回路至少包括电感，其中，采用串联的连接方式将上述电感和负载设置在上述主回路；每条上述从回路至少包括电感以及电容，其中，采用串联的连接方式将上述电感以及电容设置在上述从回路。

可选地，上述电流波纹还用于确定目标时间段内电感的电感参数，上述目标时间段内的电流波纹的方程为

其中，Δi为上述电流纹波、D为上述多相堆叠交错降压变换器占空比、f为上述多相堆叠交错降压变换器工作时开关的切换频率、L为电感、VIN为上述多相堆叠交错降压变换器的输入电压。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，包括：三个主回路，以及三个从回路，与上述三个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；三个桥臂，与上述三个主回路和上述三个从回路相连，用于控制上述三个主回路和上述三个从回路的充放电状态。

可选地，上述三个桥臂，包括：每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述三个主回路和上述三个从回路的充放电状态，其中，上述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，包括：两个主回路，以及两个从回路，与上述两个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；两个桥臂，与上述两个主回路和上述两个从回路相连，用于控制上述两个主回路和上述两个从回路的充放电状态。

可选地，上述两个桥臂，包括：每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述两个主回路和上述两个从回路的充放电状态，其中，上述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

在本发明实施例中，采用构建一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的方式，通过设置第一数量的主回路，以及第一数量的从回路，与上述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；第一数量的桥臂，与上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路相连，用于控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态，达到了优化交错降压变换器拓扑结构的目的，从而实现了减小交错降压变换器中开关的电流应力过大，提高交错降压变换器工作效率的技术效果，进而解决了现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种传统的两相交错并联buck变换器的拓扑结构的示意图；

图2是根据现有技术的一种单相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图4a是根据本发明实施例的一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图4b是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图4c是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图4d是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图4e是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图5a是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图5b是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图5c是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图；

图5d是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本发明是实施例提供了一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，图3是根据本发明实施例的一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图3所示，上述拓扑结构包括：

第一数量的主回路，以及；

第一数量的从回路，与上述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

第一数量的桥臂，与上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路相连，用于控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态。

在本发明实施例中，采用构建一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的方式，通过设置第一数量的主回路，以及第一数量的从回路，与上述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；第一数量的桥臂，与上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路相连，用于控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态，达到了优化交错降压变换器拓扑结构的目的，从而实现了减小交错降压变换器中开关的电流应力过大，提高交错降压变换器工作效率的技术效果，进而解决了现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

可选的，上述多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构中主回路、从回路、以及桥臂的数量相同。

可选的，上述多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构可以但不限于应用于buck电路、boost电路、z-源变换电路中。

可选的，仍如图3所示的多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，上述第一数量的主回路采用并联的连接方式，用于减小流过电感上的平均电流。由于多条主回路并联，所以对总输出电流起到了分流的作用，可以得到大电流的输出，使得流过电感上的平均电流减小，并且流过开关的电流应力也减小；同时提高了电路的容错性，当某一个桥臂出现故障时，其他桥臂可以继续工作，进而提高了变换器整体的效率。

在一种可选的实施例中，上述第一数量的桥臂，包括：第二数量的桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述第一数量的主回路和上述第一数量的从回路的充放电状态。

可选的，仍如图3所示的多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，上述拓扑结构中包含2n+2个主回路、2n+2个从回路、以及2n+2个桥臂，并且每个桥臂上配置有三个桥臂开关，通过调节上述每个桥臂上的桥臂开关，可以控制主回路、以及从回路的充放电状态，其中，同一条桥臂上的主回路和从回路的充放电状态相反。

在一种可选的实施例中，上述第一数量的桥臂，包括：每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，并且每个桥臂上设置的不同桥臂开关处于关闭状态的时段不同。同一桥臂上连接一条主回路、以及与另一条主回路对应的从回路，连接于同一桥臂上的主回路和从回路的充电状态或放电状态相同。

可选的，每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，例如，图3所示的多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图中，每个桥臂上配置有三个桥臂，并且安装在同一桥臂上的三个桥臂开关不能同时处于关闭状态，其中，S_1,1,S_1,2,S_1,3为第一桥臂上的三个桥臂开关，S_2,1,S_2,2,S_2,3为第二桥臂上的三个桥臂开关，…，S_2n+1,1，S_2n+1,2，S_2n+1,2为第2n+1桥臂上的三个桥臂开关，S_2n+2，1，S_2n+2，1，S_2n+2，1为第2n+2桥臂上的三个桥臂开关。

在一种可选的实施例中，每条上述主回路至少包括电感，其中，采用串联的连接方式将上述电感和负载设置在上述主回路；每条上述从回路至少包括电感以及电容，其中，采用串联的连接方式将上述电感以及电容设置在上述从回路。

可选的，仍如图3所示的多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构中，配置有2n+2个主回路、以及2n+2个从回路，每个主回路上配置有一个电阻和一个电感，如图3中的(R_1，2，L_1，2)为第一主回路，(R_2，2，L_2，2)为第二主回路，…，(R_2n+1，2，L_2n+1，2)为第2n+1主回路，(R_2n+1，2，L_2n+2，2)为第2n+2主回路；每个从回路上配置有一个电感以及一个电容，，如图3中的(R_1，1，L_1，1，C_1，1)为第一从回路，(R_2，1，L_2，1，C_2，1)为第二从回路，…，(R_2n+1，1，L_2n+1，1，C_2n+1，1)为第2n+1从回路，(R_2n+2，1，L_2n+2，1，C_2n+2，1)为第2n+2从回路。

可选的，上述电流波纹还用于确定目标时间段内电感的电感参数，上述目标时间段内的电流波纹的方程为

其中，Δi为上述电流纹波、D为上述多相堆叠交错变换器占空比、f为上述多相堆叠交错变换器工作时开关的切换频率、L为电感、VIN为上述多相堆叠交错变换器的输入电压，上述目标时间段可以但不限于为一个周期内的某一时间段。

需要说明的是，上述多相堆叠交错拓扑结构，可以实现在一定占空比范围内输出电流纹波的完全抵消；同时由于有多个主回路，可以实现分流的作用，使得流过电感上的电流就会是负载电流的n分之一(其中，n为相数)，从而流过各个开关管的电流应力也会减小，可以实现输出大电流，也会使得此变换器的效率明显提高；采用多相堆叠交错，可以实现更好的容错性，当有一个桥臂出现故障时，其他桥臂仍然可以继续工作，进而实现提高变换器工作效率的技术效果。

实施例2

本发明是实施例提供了一种三相堆叠交错变换器的拓扑结构，图4a是根据本发明实施例的一种可选的三相堆叠交错变换器的拓扑结构的示意图，如图4a所示，上述拓扑结构包括：

三个主回路，以及

三个从回路，与上述三个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

三个桥臂，与上述三个主回路和上述三个从回路相连，用于控制上述三个主回路和上述三个从回路的充放电状态。

在本发明实施例中，采用构建一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的方式，通过设置三个主回路，以及三个从回路，与上述三个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；三个桥臂，与上述三个主回路和上述三个从回路相连，用于控制上述三个主回路和上述三个从回路的充放电状态，达到了优化交错降压变换器拓扑结构的目的，从而实现了减小交错降压变换器中开关的电流应力过大，提高交错降压变换器工作效率的技术效果，进而解决了现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

可选的，上述三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构可以但不限于应用于buck电路、boost电路、z-源变换电路中。

可选的，仍如图4a所示的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，Lp1、Lp2、Lp3为三条主回路，Ls1、Ls2、Ls3为三条从回路，S₁₁、S₂₁、S₃₁对应于第一桥臂，S₁₂、S₂₂、S₃₂对应于第二桥臂，S₁₃、S₂₃、S₃₃对应于第三桥臂。上述三个主回路采用并联的连接方式，用于减小流过电感上的平均电流。由于上述三条主回路Lp1、Lp2、Lp3并联，所以对总输出电流起到了分流的作用，可以得到大电流的输出，使得流过电感上的平均电流减小，并且流过开关的电流应力也减小；同时提高了电路的容错性，当某一个桥臂出现故障时，其他桥臂可以继续工作，进而提高了变换器整体的效率。

在一种可选的实施例中，上述三个桥臂，包括：每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述三个主回路和上述三个从回路的充放电状态，其中，上述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

可选的，上述三个桥臂中每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，并且每个桥臂上设置的不同桥臂开关处于关闭状态的时段不同。同一桥臂上连接一条主回路、以及与另一条主回路对应的从回路。

可选的，仍如图4a所示的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，上述拓扑结构的桥臂上设置的开关的顺序为

其中，S₁₁、S₂₁、S₃₁为第一桥臂开关，S₁₂、S₂₂、S₃₂为第二桥臂开关，S₁₃、S₂₃、S₃₃为第三桥臂开关；上述S₁₁、S₁₂、S₁₃用于控制上述主回路或从回路的充电状态，上述S₂₁、S₂₂、S₂₃用于控制上述主回路的充电状态、以及上述从回路的放电状态；上述S₃₁、S₃₂、S₃₃用于控制上述主回路或上述从回路的放电状态。

可选的，当S_ij＝1(i＝1，2；j＝1，2，3)时，上述桥臂开关处于闭合状态；当S_ij＝0时，上述桥臂开关处于断开状态，包括：若上述目标相主回路处于充电状态，则与上述目标主回路连接的桥臂开关状态为

与上述目标从回路连接的桥臂开关状态为

上述其他桥臂的开关状态为

作为一种可选的实施例，图4b是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图4b所示，当第一相主回路Lp1充电时，控制第二桥臂开关S₁₂、S₂₂闭合，S₃₂断开，此时桥臂的开关状态为

由于第二相从回路Ls2连接于第二桥臂上，确定第二相从回路Ls2为充电状态；基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第一相从回路Ls1为放电状态，控制第一桥臂开关S₂₁、S₃₁闭合，S₁₁断开，此时桥臂的开关状态为

同时确定连接于第一桥臂上的第三相主回路Lp3为放电状态；同样基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第二相主回路Lp2为放电状态、以及第三相从回路Ls3为充电状态，控制上述第三桥臂开关S₁₃、S₃₃闭合，S₂₃断开，此时桥臂的开关状态为

作为一种可选的实施例，图4c是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图4c所示，当第二相主回路Lp2充电时，控制第三桥臂开关S₁₃、S₂₃闭合，S₃₃断开，此时桥臂的开关状态为

由于第三相从回路Ls3连接于第三桥臂上，确定第三相从回路Ls3为充电状态；基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第二相从回路Ls2为放电状态，控制上述第二桥臂开关S₂₂、S₃₂闭合，S₁₂断开，此时桥臂的开关状态为

同时确定第一相主回路Lp1为放电状态；同样基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第三相主回路Lp3为放电状态、以及第一相从回路Ls1为充电状态，控制上述第一桥臂开关S₁₁、S₃₁闭合，S₂₁断开，此时桥臂的开关状态为

作为一种可选的实施例，图4d是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图4d所示，当第三相主回路Lp3充电时，控制第一桥臂开关S₁₁、S₂₁闭合，S₃₁断开，此时桥臂的开关状态为

由于第一相从回路Ls1连接于第一桥臂上，确定第一相从回路Ls1为充电状态；基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第三相从回路Ls3为放电状态，控制上述第三桥臂开关S₁₃断开，S₂₃、S₃₃闭合，此时桥臂的开关状态为

同时确定第二相主回路Lp2为放电状态；同样基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第一相主回路Lp1为放电状态、以及第二相从回路Ls2为充电状态，控制上述第二桥臂开关S₁₂、S₃₂闭合，S₂₂断开，此时桥臂的开关状态为

作为一种可选的实施例，图4e是根据本发明实施例的另一种可选的三相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图4e所示，若第一、二、三相主回路(即Lp1、Lp2、Lp3)均处于放电状态，基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第一、二、三相(即Ls1、Ls2、Ls3)从回路均为充电状态；控制上述第一桥臂开关S₁₁、S₃₁闭合，S₂₁断开；上述第二桥臂开关S₁₂、S₃₂闭合，S₂₂断开；上述第三桥臂开关S₁₃、S₃₃闭合，S₂₃断开，此时桥臂的开关状态为

需要说明的是，上述三相堆叠交错拓扑结构，可以实现在一定占空比范围内输出电流纹波的完全抵消；同时由于有三个主回路，可以实现分流的作用，使得流过电感上的电流就会是负载电流的三分之一，从而流过各个开关管的电流应力也会减小，可以实现输出大电流，也会使得此变换器的效率明显提高；采用上述三相堆叠交错，可以实现更好的容错性，当有一个桥臂出现故障时，其他桥臂仍然可以继续工作，进而实现提高降压变换器工作效率的技术效果。

实施例3

本发明是实施例提供了一种两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，图5a是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图5a所示，上述拓扑结构包括：

两个主回路，以及

两个从回路，与上述两个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

两个桥臂，与上述两个主回路和上述两个从回路相连，用于控制上述两个主回路和上述两个从回路的充放电状态。

在本发明实施例中，采用构建一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的方式，通过设置两个主回路，以及两个从回路，与上述两个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；两个桥臂，与上述两个主回路和上述两个从回路相连，用于控制上述两个主回路和上述两个从回路的充放电状态，达到了优化交错降压变换器拓扑结构的目的，从而实现了减小交错降压变换器中开关的电流应力过大，提高交错降压变换器工作效率的技术效果，进而解决了现有技术中交错降压变换器中开关的电流应力过大，交错降压变换器工作效率较低、容错性低的技术问题。

可选的，上述两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构可以但不限于应用于buck电路、boost电路、z-源变换电路中。

可选的，仍如图5a所示的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，L₂₁、L₂₂为两条主回路，L₁₁、L₁₂为两条从回路，S₁₁、S₂₁、S₃₁对应于第一桥臂，S₂₁、S₂₂、S₂₃对应于第二桥臂。上述两个主回路采用并联的连接方式，用于减小流过电感上的平均电流。由于上述两条主回路L₂₁、L₂₂并联，所以对总输出电流起到了分流的作用，可以得到大电流的输出，使得流过电感上的平均电流减小，并且流过开关的电流应力也减小；同时提高了电路的容错性，当某一个桥臂出现故障时，其他桥臂可以继续工作，进而提高了降压变换器整体的效率。

上述两个桥臂，包括：每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于上述桥臂开关的开关状态控制上述两个主回路和上述两个从回路的充放电状态，其中，上述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

可选的，上述两个桥臂中每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，并且每个桥臂上设置的不同桥臂开关处于关闭状态的时段不同。同一桥臂上连接一条主回路、以及与另一条主回路对应的从回路。

可选的，上述拓扑结构的桥臂开关的开关顺序为

其中，S₁₁、S₁₂、S₁₃为第一桥臂开关，S₂₁、S₂₂、S₂₃为第二桥臂开关；上述S₁₁、S₂₁用于控制上述主回路或从回路的充电状态，上述S₁₂、S₂₂用于控制上述主回路的充电状态；上述S₁₃、S₂₃用于控制上述主回路或从回路的放电状态。

可选的，当S_ij＝1(i＝1，2；j＝1，2，3)时，上述桥臂开关处于闭合状态；当S_ij＝0时，上述桥臂开关处于断开状态，包括：若上述目标相主回路处于充电状态，则与上述目标主回路连接的桥臂开关状态为

与上述目标从回路连接的桥臂开关状态为

上述其他桥臂的开关状态为

作为一种可选的实施例，图5b是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图5b所示，当第一相主回路Lp1充电时，控制第二桥臂开关S₂₁、S₂₂闭合，S₂₃断开，此时桥臂的开关状态为

由于第二相从回路Ls2连接于第二桥臂上，确定第二相从回路Ls2为充电状态；基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第一相从回路Ls1为放电状态，控制上述第一桥臂开关S₁₁断开，S₁₂、S₁₃闭合，此时桥臂的开关状态为

同时确定第二相主回路Lp1为充电状态。

作为一种可选的实施例，图5c是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图5c所示，当第二相主回路Lp2充电时，控制第一桥臂开关S₁₁、S₁₂闭合，S₁₃断开，此时桥臂的开关状态为

由于第一相从回路Ls1连接于第一桥臂上，确定第一相从回路Ls1为充电状态；基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第二相从回路Ls2为放电状态，控制第二桥臂开关S₂₂、S₂₃闭合，S₂₁断开，此时桥臂的开关状态为

同时确定第一相主回路Lp1为充电状态。

作为一种可选的实施例，图5d是根据本发明实施例的一种可选的两相堆叠交错降压变换器的拓扑结构的示意图，如图5d所示，若第一、二相主回路(即Lp1、Lp2)均处于放电状态，基于同一相主、从回路的充放电状态不同的原则，确定第一、二相(即Ls1、Ls2)从回路均为充电状态；控制上述第一桥臂开关S₁₁、S₁₃闭合，S₁₂断开；上述第二桥臂开关S₂₁、S₂₃闭合，S₂₂断开，此时桥臂的开关状态为

需要说明的是，上述两相堆叠交错降压拓扑结构，可以实现在一定占空比范围内输出电流纹波的完全抵消；同时由于有两个主回路，可以实现分流的作用，使得流过电感上的电流就会是负载电流的二分之一，从而流过各个开关管的电流应力也会减小，可以实现输出大电流，也会使得此变换器的效率明显提高；采用上述两相堆叠交错降压拓扑结构，可以实现更好的容错性，当有一个桥臂出现故障时，其他桥臂仍然可以继续工作，进而实现提高降压变换器工作效率的技术效果。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取非易失性存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个非易失性存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的非易失性存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，其特征在于，包括：

第一数量的主回路，以及

第一数量的从回路，与所述第一数量的主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

第一数量的桥臂，与所述第一数量的主回路和所述第一数量的从回路相连，用于控制所述第一数量的主回路和所述第一数量的从回路的充放电状态。

2.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述第一数量的桥臂，包括：

第二数量的桥臂开关，用于基于所述桥臂开关的开关状态控制所述第一数量的主回路和所述第一数量的从回路的充放电状态。

3.根据权利要求2所述的拓扑结构，其特征在于，所述第一数量的桥臂，包括：

每个桥臂上的桥臂开关的数量相同，并且每个桥臂上设置的不同桥臂开关处于关闭状态的时段不同。

4.根据权利要求3所述的拓扑结构，其特征在于，包括：

每条所述主回路至少包括电感，其中，采用串联的连接方式将所述电感和负载设置在所述主回路；

每条所述从回路至少包括电感以及电容，其中，采用串联的连接方式将所述电感以及电容设置在所述从回路。

5.根据权利要求4所述的拓扑结构，其特征在于，包括：

所述电流波纹还用于确定目标时间段内电感的电感参数，所述目标时间段内的电流波纹的方程为

其中，Δi为所述电流纹波、D为所述多相堆叠交错降压变换器占空比、f为所述多相堆叠交错降压变换器工作时开关的切换频率、L为电感、V_IN为所述多相堆叠交错降压变换器的输入电压。

6.一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，其特征在于，包括：

三个主回路，以及

三个从回路，与所述三个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

三个桥臂，与所述三个主回路和所述三个从回路相连，用于控制所述三个主回路和所述三个从回路的充放电状态。

7.根据权利要求6所述的拓扑结构，其特征在于，所述三个桥臂，包括：

每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于所述桥臂开关的开关状态控制所述三个主回路和所述三个从回路的充放电状态，其中，所述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

8.一种多相堆叠交错降压变换器的拓扑结构，其特征在于，包括：

两个主回路，以及

两个从回路，与所述两个主回路相连，用于消除回路中的电流波纹；

两个桥臂，与所述两个主回路和所述两个从回路相连，用于控制所述两个主回路和所述两个从回路的充放电状态。

9.根据权利要求8所述的拓扑结构，其特征在于，所述两个桥臂，包括：

每个桥臂上包括三个桥臂开关，用于基于所述桥臂开关的开关状态控制所述两个主回路和所述两个从回路的充放电状态，其中，所述三个桥臂开关不能同时处于关闭状态。

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