一种改进型交错并联Buck变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及到一种改进型交错并联Buck变换器，是由并联Buck电路、支路电容和控制电路组成，所述并联Buck电路，是由直流电源E的“+”端与MOS管Q1和Q2的漏极相连；MOS管Q1的源极和二极管D1的阴极以及电感L1的一端相连；MOS管Q2的源极和二极管D2的阴极以及电感L2的一端相连；电感L1和L2的另一端和电容C的正极以及负载R的一端相连；直流电源E的“?”端与二极管D1和D2的阳极、电容C的负极以及负载R的另一端相连；其特征在于MOS管Q1和Q2源极之间接有支路电容，能够有效实现自主均流功能，同时简化了控制电路，节约控制电路成本。
【专利说明】
一种改进型交错并联Buck变换器
技术领域：
[0001] 本实用新型是一种改进型交错并联Buck变换器，属于降压DC-DC变换器。
【背景技术】：
[0002] 随着电力电子装置功率等级的提高，变换器对功率器件的电压电流应力提出了越 来越高的要求，为了顺应这种趋势，功率半导体厂商向着大容量的方向发展，将大通态电 流，低导通电阻的器件投放市场，如CoolMos。设备厂商在设计电路时应用几个低容量 M0SFET并联使用的方式来扩充容量。通常采用并联电路来减少对于器件的应力要求。例如 交错并联Buck电路中，每个变换器的M0S管交错导通，即在开关周期内的开通时刻依次滞后 一定时间，从而使每个变换器中流过的电流也呈现交错状态，这种方法的优点是可以减小 输入电流纹波和输出电容纹波电流的有效值，并提升电路的功率等级。但是交错并联Buck 电路在工作中存在均流与可靠性的问题，通常采用电压外环和电流内环控制才能实现两路 电流均衡，这样会导致控制电路复杂，增加控制电路成本，不利于大规模推广使用。针对这 一问题，本实用新型提出一种改进型交错并联Buck变换器，能够实现自主均流功能，同时节 约控制电路成本。
【发明内容】
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[0003] 本实用新型提出的一种改进型交错并联Buck变换器能够有效的解决均流问题。本 实用新型由并联Buck电路、电容支路和控制电路三部分组成。所述并联Buck电路，是由直流 电源E的"+"端与M0S管Qi和Q2的漏极相连;M0S管Qi的源极和二极管Di的阴极以及电感Li的一 端相连;105管出的源极和二极管0 2的阴极以及电感1^2的一端相连；电感LjPL2的另一端和输 出滤波电容C的正极以及负载R的一端相连;直流电源E的端与二极管DjPD 2的阳极、输出 滤波电容C的负极以及负载R的另一端相连。所述电容支路中，该支路电容为陶瓷或薄膜电 容，支路电容C b的一端和^^管&的源极相连，支路电容Cb的另一端和^)5管出的源极相连； 所述控制电路，由电压采样电路、误差补偿电路、PWM比较电路及驱动电路依次相连组成。
[0004] 本实用新型的益处：（1)能够有效的解决交错并联Buck电路中的均流问题。（2)简 化了控制电路，由原来的电压外环和电流内环控制策略简化为简单的电压闭环控制，节约 控制电路成本。
【附图说明】：
[0005] 图1为交错并联Buck主电路和控制电路图。
[0006] 图2为传统交错并联Buck变换器iLdPiL2波形图。
[0007]图3为传统交错并联Buck变换器iLjPiL2波形局部放大图。
[0008]图4为改进型交错并联Buck变换器iLjPiL2波形图。
[0009]图5为改进型交错并联Buck变换器iL#PiL2波形局部放大图。
[0010] 图1标记说明：E为直流电源，Q4PQ2为M0S管，D4PD2为续流二极管，L4PL2为电感，C 为输出滤波电容，R为负载，支路电容Cb为陶瓷或薄膜电容，R4PRb为采样电阻，心为积分电 阻，CP为积分电容。
[0011]图2标记说明：iL1和iL2分别为传统交错并联Buck变换器中电感1^和1^的电流。
[0012]图3标记说明：匕和记分别为传统交错并联Buck变换器中电感1^和1^的电流。
[0013]图4标记说明：iL1和^2分别为改进型交错并联Buck变换器中电感1^和1^的电流。 [0014]图5标记说明：iLdPiL2分别为改进型交错并联Buck变换器中电感1^和1^的电流。
【具体实施方式】：
[0015] 本实用新型是一种改进型交错并联Buck变换器。主电路的具体连接方式是，直流 电源E的"+"端与觀5管&和出的漏极相连;105管&的源极和支路电容C b的一端、二极管0!的 阴极以及电感Li的一端相连;105管出的源极和支路电容Cb的另一端、二极管0 2的阴极以及 电感L2的一端相连；电感Li和L2的另一端和输出滤波电容C的正极以及负载R的一端相连;直 流电源E的"端与二极管DjPD 2的阳极、电容C的负极以及负载R的另一端相连。所述控制电 路，由电压采样电路、误差补偿电路、PWM比较电路及驱动电路依次相连组成。
[0016] 具体分析如下:对于实际电路而言，不可避免的存在寄生参数，在硬件上很难做到 两路并联支路参数完全一致。即使两路并联支路参数完全一致，电流分配也是随机的，并不 能保证两路电流相同，这样会导致某些M0S管电流应力过大，易于损坏，从而减少M0S管寿 命。本实用新型通过在103管&和出的源极之间加一支路电容，能够有效地解决均流问题。当 电感U电流大于电感L 2电流时，多出的电流会通过支路电容〇>将能量传送给第二支路，从而 使电感U电流减小，电感L2电流增大;反之，当电感1^ 2电流大于电感L2电流时，多出的电流会 通过支路电容0>将能量传送给第一支路，电感。电流增大，电感。电流减小，经过若干个开 关周期调节后实现并联电路电感电流的平衡。本实用新型通过仿真得以验证，仿真参数如 表1:
[0017]表1改进型交错并联Βυα电路仿真参数 [0018]
[0019]图2是传统交错并联Buck变换器的电感LjPL2电流波形图，图3是对应的电感"和 L2的电流稳态时局部波形图。虽然两并联支路参数完全一致，但从图中看出，电感。和"的 电流大小却不一样，iu电路比电流大2A左右。图4是加支路电容的改进型交错并联Buck 变换器电感LjPL2的电流波形图，图5是对应的电感LjPL2的电流稳态时局部波形图。从图 中看出，kdPi L2大小基本相等，并且由于两路载波信号互相交错，使得两路电感电流波形 交错半个周期，从而也减少开关频率上的纹波。
【主权项】
1. 一种改进型交错并联Buck变换器，是由并联Buck电路、支路电容和控制电路组成，所 述并联Buck电路，是由直流电源E的"+"端与MOS管&和出的漏极相连;103管&的源极和二极 管〕:的阴极以及电感1^的一端相连;MOS管出的源极和二极管出的阴极以及电感。的一端相 连;电感LjPL 2的另一端和输出滤波电容C的正极以及负载R的一端相连;直流电源E的端 与二极管〇1和0 2的阳极、输出滤波电容C的负极以及负载R的另一端相连;所述控制电路，由 电压采样电路、误差补偿电路、PWM比较电路及驱动电路依次相连组成;其特征在于》3管& 和Q 2源极之间接有支路电容Cb。2. 根据权利要求1所述的一种改进型交错并联Buck变换器，所述的支路电容Cb为陶瓷电 容或薄膜电容。
【文档编号】H02M3/156GK205622515SQ201620438986
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】徐瑞东, 张勇, 王龙, 李涛, 徐善玉
【申请人】中国矿业大学