[发明专利]CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器

说明书

本发明提供了CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器，输入端口V_i的正端与开关管S₁的漏极相连，S₁的源极与二极管D₁的阴极、耦合电感T₁原边的异名端相连；D₁的阳极与V_i的负端相连；T₁原副边的同名端相连于输出端口V_o1、输出电容C_o1的正端，V_o1、C_o1的负端与输入端口V_i的负端相连；T₁副边的异名端与二极管D₂～D_N的阳极相连；D₂～D_N的阴极分别与开关管S₂～S_N的漏极相连，S₂～S_N的源极分别与输出端口V_o2～V_oN、输出电容C_o2～C_oN的正端相连，V_o2～V_oN、C_o2～C_oN的负端相连于V_i的负端。上述的变流器磁芯元件少、同时提供一路连续输出电流和多路断续输出电流、多个输出端口之间无交叉调整率问题。

技术领域

本发明涉及直流变换技术领域，更具体地，涉及一种CCM/DCM复用的单耦合电感多输出buck变换器。

背景技术

在可再生能源、电动汽车、个人电脑等应用中,常常存在不同直流电压等级的输出端口，它们与输入端口之间需要连接直流变换器以实现电压转换和功率传输。一种最简单的可行方案是在每个输出端口与输入端口之间单独连接一个直流变换器，但该方案所需元件多、成本较高。为了降低成本，W.Ki等提出了一类单电感多输出直流变换器，它仅需一个磁芯元件即可提供多路不同的输出电压([1]W.Ki and D.Ma,Single-inductormultiple-output switching converters,in Power Electronics SpecialistsConference,2001,pp.226-231.)。当单电感多输出直流变换器工作于电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)时，多路输出电压不存在交叉负载调整率问题([2]D.Ma,W.Ki,C.Tsui,and P.K.T.Mok,Single-inductor multiple-output switchingconverters with time-multiplexing control in discont nuous conduction mode,IEEE Journal of Solid-State Circuits,vol.38,no.1,pp.89-100,Jan.2003.)。然而，该DCM模式要求每一路输出电流较小，否则将造成很大的电流尖峰，恶化了开关管的电流应力。为了避免该问题，可设计单电感多输出直流变换器工作于电流连续模式(ContinuousCurrent Mode,CCM)。但是，在CCM模式下某一个输出端口的负载变化将造成其他输出端口电压变化，交叉负载调整率不佳([3]D.Trevisan,P.Mattavelli,and P.Tenti,“Digitalcontrol of single-inductor multiple-output step-down DC-DC converters inCCM,”IEEE Trans.Ind.Electron.,vol.55,no.9,pp.3476–3483,Sep.2008.)。

综上，目前已有的单电感多输出直流变换器虽然仅需要一个磁芯即可提供多路不同的输出电压，成本较低；但是在同时带有重载和轻载的应用场合中，它工作于DCM模式下电流尖峰大、工作于CCM模式下交叉负载调整率不佳，这些问题限制了其有效推广应用。

发明内容