[发明专利]一种电感放电斜率可调的DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及开关电源，尤其是DC-DC变换器。

技术背景

电子电路中的开关变换器是非线性变结构控制系统，功率开关管的导通或关断使系统在不同的结构中周期性地切换，这样导致开关变换器具有复杂的非线性行为，例如倍周期分岔、Hopf分岔、Flip分岔、边界碰撞分岔等多种通向混沌的分岔道路、次谐波振荡、降频和低频波动现象。

近多年以来,为了降低开关电源变换器的电磁干扰、提高动态响应和改变变换器的稳定性，诸多学者提出了多种混沌控制方法。早期由Ott,Grebogi及Yorke提出的控制方法(OGY法)和Pyragas提出的延迟反馈控制法(Delay feedback control,DFC)在很多不同的开关电源拓扑中已经得到了广泛的证实和应用；后来学者又提出诸如引入X|X|非线性项斜坡补偿法和参数共振微扰法等多种相关的混沌控制方法。

在峰值电流控制开关变换器的设计中通常采用斜坡补偿技术，在反馈回路中引入合适的斜坡补偿电流或者电压，把系统的运行状态控制在所需要的区域或者拓宽系统的稳定区域。包伯成、许建平、周国华等人在文章《斜坡补偿电流模式控制开关变换器的动力学建模与分析》（《物理学报》2010年第59期3769-3777页）中提到从混沌稳定性控制的角度研究了采用斜坡补偿改善开关变换器稳定性的机理并在反馈电路中引入斜坡补偿使开关变换器的工作模式从断续导电模式转移到连续导电模式，实现了系统工作模式的转移，避免弱混沌强阵发现象的出现。

目前的已有研究成果主要研究在峰值电流控制的开关变换器中加入斜坡补偿，在不改变电路系统参数时，通过在基准电流I_ref上叠加三角波来改变基准电流的平均值，从而改变变换器的电感电流波形的分岔和混沌状态，实现系统的混沌控制并提高系统稳定性。例如：中国专利《用于电流模式控制的开关电源的数控分段斜坡补偿电路》（文献号：CN102324846A）中提到利用数控分段斜坡补偿增强系统稳定性的方法。在开关变换器中，电流控制斜坡补偿技术通常会降低基准电流I_ref平均值，在系统充放电频率不变的情况下会导致系统输出功率的下降。

发明内容

本发明提供一种电感放电斜率可调的DC-DC变换器，该DC-DC变换器在不改变基准电流的前提下，通过改变电感的放电斜率来影响电感放电速度，从而改变电感电流的分岔和混沌状态实现周期轨道移动，最终达到提高系统稳定性的目的。

本发明的技术方案如下：

一种电感放电斜率可调的DC-DC变换器，如图1所示，包括一个开环DC-DC变换器和一个电流控制模式反馈回路，在所述开环DC-DC变换器的放电会路中串接有一个可调直流电压受控源。

进一步地，所述可调直流电压受控源的输出电压V_s的取值范围为：-V_o<V_s<0，其中V_o为整个DC-DC变换器的输出电压。

本发明的实质是：本发明提供的电感放电斜率可调的DC-DC变换器，是在现有电流控制反馈模式DC-DC变换器的基础上，在开环DC-DC变换器的放电会路中串接一个可调直流电压受控源，从而改变电感电流的分岔和混沌状态实现周期轨道移动。以boost变换器为例，如图2所示，在放电回路中加入直流电压受控源V_s，由于电感放电过程电压关系为从而V_s的大小影响到的值。通过改变V_s的值，可以改变整个变换器系统的分岔和混沌的状态。通过分岔图可以看出，本发明能有效的扩大稳态区间，从而增强系统的稳定性。

附图说明

图1本发明提供的电感放电斜率可调的DC-DC变换器结构框图。

图2本发明提供的一种电感放电斜率可调的Boost变换器电路结构图。

图3DC-DC变换器中电感电流时域波形。其中斜率为-M₂的直线为本发明提供的电感放电斜率可调的DC-DC变换器的电感放电电流时域波形，斜率为-m₂的直线为常规电流控制反馈模式DC-DC变换器的电感放电电流时域波形。

图4以基准电压为分岔参数，电流控制反馈模式DC-DC变换器在加入直流电压受控源前后的电感电流分岔图。

具体实施方式