單電感多輸出開關變換器拓撲及控制方法研究.pdf

1、在計算機和電子設備中,通常需要多個等級的供電電壓同時對設備供電。如果對每一個等級的供電電壓都使用一個獨立的變換器,勢必會造成供電設備體積和成本的增加。而變換器多路輸出技術可以解決這一問題。
　　 傳統的多路輸出開關變換器磁性元件多、體積大,各路輸出間存在嚴重的交叉影響。單電感多輸出(Single-InductorMultiple-Output,SIMO)開關變換器可以有效地減少電感和控制芯片的數量,從而有效地降低多路輸出電源的體

2、積、重量和成本,為需要多路輸出電源的現代電子設備和移動終端等產品提供了一個較為理想的解決方案,具有廣泛的應用前景,SIMO電路拓撲及控制方法的研究引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注,成為重要的研究課題。
　　 現有的SIMO變換器的研究還集中在非隔離的拓撲結構及控制方法兩個方面。針對非隔離型SIMO變換器拓撲,論文采用非線性控制方法-脈沖序列(PulseTrain,PT)控制方法實現了電感電流斷續(xù)工作模式(Discontinuous

3、ConductionMode,DCM)SIMO變換器的閉環(huán)控制,并詳細研究了電流型PT控制與電壓型PT控制的特點。有別于傳統脈沖寬度調制(PulseWidthModulation,PWM)技術,PT控制不需要誤差放大器及相應的補償網絡,因此具有實現簡單和瞬態(tài)響應速度快的優(yōu)點。為避免兩路輸出的交叉影響,應用時分復用理論,由時分復用信號決定兩路輸出中相應輸出支路的調節(jié),從而實現每一個輸出支路的獨立調節(jié),避免了各個輸出支路的交叉影響；通過在脈

4、沖序列中加入“空白脈沖”,改善了變換器輕載時的瞬態(tài)響應及開關損耗。論文以SIDO(Single-InductorDual-Output,SIDO)Buck變換器為例,通過仿真與實驗驗證研究結果的正確性。
　　 論文衍生了一族可實現隔離的SIMO反激(Flyback)開關變換器拓撲。在DCM工作模式下,變換器各路輸出可實現獨立精確調節(jié),并且避免了交叉影響。以共用輸出繞組SIDOFlyback變換器為例,進行了PT控制方法研究,通過