一种模块化均流的三环控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及电路反馈环路的设计，公开了一种模块化均流的三环控制系统及其控制方法。系统包含：电压环控制模块，连接于多相DC-DC转换器；电流环控制模块，连接于多相DC-DC转换器与电压环控制模块；均流环控制模块，包含多个均流子模块，各均流子模块连接于对应的转换支路、电流环控制模块及与该均流子模块前后相邻的均流子模块，各均流子模块包含支路电流采样器、均流计算器及均流环补偿器。从而，采用电压与电流相结合的控制模式提高了控制系统的响应速度；各均流子模块实现了对多相DC-DC转换器中各转换支路的独立控制，不仅降低了系统复杂程度，还提高了系统的可靠性，同时使得系统具有较好的可扩展性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路反馈环路的设计，特别涉及一种应用于多相DC-DC转换器的模块化均流的三环控制系统及其控制方法。
技术介绍
于多相DC-DC转换器的控制电路中，目前通常采用电压控制模式下的均流环设计。即，控制电路包含电压控制单元与均流环控制单元，电压控制单元采集多相DC-DC转换器的输出电压以产生电压补偿信号，均流环控制单元以电压控制单元产生的电压补偿信号作为基准并产生均流控制信号。然而，由于电压反馈的速度较慢，多相DC-DC转换器常常无法得到及时的反馈控制。并且，传统中的均流环控制单元采用计算各支路电流与所有支路电流的绝对平均值之差的误差计算方式。即，所有支路电流的绝对平均值需要有一个中心计算子单元来计算。因此，当支路的数目越多，中心计算子单元的负荷就越大，控制电路的可靠性也会降低，并且，由于中心计算子单元的负荷能力限制了支路数目是设置，使得控制系统的可扩展性也较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种模块化均流的三环控制系统及其控制方法，采用电压与电流相结合的控制模式提高了控制系统的响应速度；并且，各均流子模块实现了对多相DC-DC转换器中各转换支路的独立控制，不仅降低了系统复杂程度，而且提高了系统的可靠性；同时，还使得该系统具有较好的可扩展性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种模块化均流的三环控制系统，应用于模块化均流的三环控制系统以控制多相DC-DC转换器，所述多相DC-DC转换器包含多条转换支路且用于为负载供电，一种模块化均流的三环控制系统包含：电压环控制模块，连接于所述多相DC-DC转换器，所述电压环控制模块根据负载电压Vout产生电流基准信号VIref；电流环控制模块，连接于所述多相DC-DC转换器与所述电压环控制模块，所述电流环控制模块根据负载电流Iout与所述电流基准信号VIref产生电流补偿信号VD；均流环控制模块，包含多个均流子模块，各均流子模块连接于对应的转换支路、所述电流环控制模块以及与该均流子模块前后相邻的两个均流子模块，各均流子模块包含支路电流采样器、均流计算器及均流环补偿器，所述支路电流采样器接收其对应的转换支路的当前支路电流Ii以产生当前支路电流采样信号VIi，所述均流计算器接收前后相邻的两个均流子模块输出的前支路电流采样信号VIP与后支路电流采样信号VIN，并根据所述当前支路电流采样信号VIi、所述前支路电流采样信号VIP及所述后支路电流采样信号VIN产生支路均流误差信号εi，所述均流环补偿器根据所述电流补偿信号VD与所述支路均流误差信号εi产生所述占空比控制信号Vti，以控制其对应的转换支路。本专利技术的实施方式还提供了一种模块化均流的三环控制方法，包含：根据负载电压Vout产生电流基准信号VIref；根据所述负载电流Iout与所述电流基准信号VIref产生电流补偿信号VD；根据各转换支路的当前支路电流Ii产生各转换支路的当前支路电流采样信号VIi；根据各转换支路的当前支路电流采样信号VIi、与该转换支路前后相邻的两个支路的前支路电流采样信号VIP以及后支路电流采样信号VIN产生该转换支路的支路均流误差信号εi；根据各转换支路的支路均流误差信号εi与所述电流补偿信号VD产生对应于各转换支路的占空比控制信号Vti。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，本专利技术的模块化均流的三环控制系统包含电压环控制模块、电流环控制模块及均流环控制模块。均流环控制模块包含多个均流子模块，各均流子模块连接于对应的转换支路、所述电流环控制模块以及与该均流子模块前后相邻的两个均流子模块，各均流子模块包含支路电流采样器、均流计算器及均流环补偿器。本专利技术的模块化均流的三环控制系统采用电压与电流相结合的控制模式，提高了控制系统的响应速度，实现了对多相DC-DC转换器快速有效的反馈控制。并且，各均流子模块替代了系统中的中心计算模块，对多相DC-DC转换器中各支路实现了独立控制，不仅降低了系统复杂程度，而且提高了系统的可靠性；同时，还使得该系统具有较好的可扩展性。优选的，本专利技术的模块化均流的三环控制系统中，各均流子模块还包含使能单元，用于使能或禁能该均流子模块。从而，能够方便地增加或者缩减多相DC-DC转换器的转换支路的数目。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的模块化均流的三环控制系统的方框图；图2是根据本专利技术第一实施方式的模块化均流的三环控制系统的电路图；图3是根据本专利技术第一实施方式的各均流子模块的闭合连接图；图4为根据本专利技术第一实施方式的多条转换支路的支路均流误差信号的调节过程的示意图；图5是根据本专利技术第二实施方式的均流子模块包含使能单元的示意图；图6(a)是本专利技术中用于分析均流环传递函数的包含2条转换支路的DC-DC转换器的平均化等效模型；图6(b)是本专利技术中用于分析均流环传递函数的包含2条转换支路的DC-DC转换器的小信号等效模型；图7是根据本专利技术的模块化均流的三环控制系统的系统转移函数的方框图；图8是根据本专利技术第三实施方式的模块化均流的三环控制方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的第一实施方式涉及一种多相DC-DC转换器的模块化均流的三环控制系统，请一并参照图1与图2，模块化均流的三环控制系统1包含电压环控制模块10、电流环控制模块11及均流环控制模块12。模块化均流的三环控制系统1连接于多相DC-DC转换器2以对多相DC-DC转换器2进行反馈控制，多相DC-DC转换器2用于为负载3供电，其中，负载3包含负载电容Cload与负载电阻Rload，负载电容Cload具有电容等效串联电阻Resr。于本实施方式中，多相DC-DC转换器2包含N条转换支路，各转换支路的输出端连接在一起形成多相DC-DC转换器2的输出端以为负载供电，各转换支路的输入端通过调节开关Kih、Kil连接输入电压Vin。各转换支路包含串联连接的一个独立电感Li与一个电阻Roni，其中，电阻Roni代表了相应支路的等效串联电阻，i为对应的转换支路的编号，i取值从1到N。然而，本...

【技术保护点】
一种模块化均流的三环控制系统，应用于多相DC‑DC转换器，所述多相DC‑DC转换器包含多条转换支路且用于为负载供电，其特征在于，所述模块化均流的三环控制系统包含：电压环控制模块，连接于所述多相DC‑DC转换器，所述电压环控制模块根据负载电压Vout产生电流基准信号VIref；电流环控制模块，连接于所述多相DC‑DC转换器与所述电压环控制模块，所述电流环控制模块根据负载电流Iout与所述电流基准信号VIref产生电流补偿信号VD；均流环控制模块，包含多个均流子模块，各均流子模块连接于对应的转换支路、所述电流环控制模块以及与该均流子模块前后相邻的两个均流子模块，各均流子模块包含支路电流采样器、均流计算器及均流环补偿器，所述支路电流采样器接收其对应的转换支路的当前支路电流Ii以产生当前支路电流采样信号VIi，所述均流计算器接收前后相邻的两个均流子模块输出的前支路电流采样信号VIP与后支路电流采样信号VIN，并根据所述当前支路电流采样信号VIi、所述前支路电流采样信号VIP及所述后支路电流采样信号VIN产生支路均流误差信号εi，所述均流环补偿器根据所述电流补偿信号VD与所述支路均流误差信号εi产生所述占空比控制信号Vti，以控制其对应的转换支路。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化均流的三环控制系统，应用于多相DC-DC转换器，所述
多相DC-DC转换器包含多条转换支路且用于为负载供电，其特征在于，所
述模块化均流的三环控制系统包含：
电压环控制模块，连接于所述多相DC-DC转换器，所述电压环控制模
块根据负载电压Vout产生电流基准信号VIref；
电流环控制模块，连接于所述多相DC-DC转换器与所述电压环控制模
块，所述电流环控制模块根据负载电流Iout与所述电流基准信号VIref产生
电流补偿信号VD；
均流环控制模块，包含多个均流子模块，各均流子模块连接于对应的转
换支路、所述电流环控制模块以及与该均流子模块前后相邻的两个均流子模
块，各均流子模块包含支路电流采样器、均流计算器及均流环补偿器，所述
支路电流采样器接收其对应的转换支路的当前支路电流Ii以产生当前支路
电流采样信号VIi，所述均流计算器接收前后相邻的两个均流子模块输出的
前支路电流采样信号VIP与后支路电流采样信号VIN，并根据所述当前支路
电流采样信号VIi、所述前支路电流采样信号VIP及所述后支路电流采样信号
VIN产生支路均流误差信号εi，所述均流环补偿器根据所述电流补偿信号VD
与所述支路均流误差信号εi产生所述占空比控制信号Vti，以控制其对应的
转换支路。
2.根据权利要求1所述的模块化均流的三环控制系统，其特征在于，
所述支路均流误差信号εi的表达公式为：εi＝VIi-(VIP+VIN)/2。
3.根据权利要求1所述的模块化均流的三环控制系统，其特征在于，
所述均流环补偿器根据所述支路均流误差信号εi产生均流补偿电压Vdi，所
述占空比控制信号Vti的表达公式为：Vti＝VD-Vdi。
4.根据权利要求1所述的模块化均流的三环控制系统，其特征在于，
各均流子模块还包含使能单元，用于使能或禁能该均流子模块。
5.根据权利要求1所述的模块化均流的三环控制系统，其特征在于，
还包含多个三角波信号比较器，各三...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖子剑，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31