[发明专利]一种带有耦合电感的双输出Buck变换器

说明书

本发明涉及到一种带有耦合电感的双输出Buck变换器，该变换器采用基于脉冲序列(pulse train,PT)的控制方法，是由传统双输出Buck电路改进而来，所述带有耦合电感的改进型双输出Buck电路，是由直流电源V_in的“+”端与MOS管S₁的漏极相连；MOS管S₁的源极与MOS管S₂的漏极以及耦合电感原边L_a一端相连；耦合电感原边L_a的另一端与输出滤波电容C₁正极和负载R₁的一端相连；直流电源V_in的“‑”端与MOS管S₂的源极、电容C₁的负极以及负载R₁的另一端相连；耦合电感副边L_b的一端与MOS管S₃的漏极相连；MOS管S₃的源极与二极管D正极相连；二极管D负极与输出滤波电容C₂正极以及负载R₂的一端相连；输出滤波电容C₂负极和负载R₂的另一端与耦合电感副边L_b的另一端相连；控制电路采用基于脉冲序列控制的控制策略。其特征在于，与传统的双输出Buck电路相比，电路中开关管数量减少至三个，简化了控制电路，节约了电路成本，控制方法简单且控制效果理想。

技术领域：

本发明属于直流-直流(DC-DC)变换器控制技术领域范畴，尤其涉及一种带有耦合电感的降压型DC-DC变换器。

背景技术：

近年来，随着混合动力汽车、LED照明、备用电源以及偏置电源的不断发展，具有多路输出的DC-DC开关变换器被广泛关注和应用。一般来说，为了实现高效的同步输出，在传统的多路输出电路中，一个N路输出的系统需要2N数量的开关，这无疑增加了多路输出电源的体积、重量和成本。为了实现简单的电路配置和较低的电路成本，具有多绕组的反激式和正激式变换器被提出，用来提供多路电压输出。但是二极管漏感和电压降的存在将会导致较差的交叉调节，以至于输出电压不能被完全地独立控制，虽然可以采用后置调节器来单独调节辅助输出，但是效率下降的同时也将导致额外的损失。针对这一问题，学者们又提出了单电感多输出(Single-Inductor Multiple-Output,SIMO)DC-DC开关变换器。SIMO开关变换器具有较高的传输效率，可以有效地减少电感和控制芯片数量，从而减小开关电源的体积、重量和成本，是一个较为理想的方案。但是，由于所有输出共享一个电感，因此这种变换器在电感电流连续模式下也存在较差的交叉调节问题，同时也存在较大的电流应力。为了解决上一问题，学者们又提出了分时复用技术，一方面得到较好的交叉调节，另一方面也实现了简单控制的目的。但是当工作在电感电流断续模式下时，大的负载将会导致较大的峰值电流，极大地降低了变换器的工作性能。

针对上述一问题，本发明采用一种新型的带有耦合电感的双输出电路拓扑，采用脉冲序列的控制方法，简化了电路结构，降低了系统整体成本，并且控制策略较为简单，具有较高的传导效率。

发明内容：