基于HIP6301多相交错并联同步整流变换器的设计
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多相变 换器的诸多优 点。 而本文在此 采用Ｉ ｔ ｒ ｉ公司推 出的 模拟开关和分压电阻组成 的电路， Ｉ０ Ｉ４ ｎｅ ｓｌ 向ＶＤ ￣Ｖ Ｄ 端输入“ 、 ” ０ １
Ｈ Ｐ ３ １ 设计一个四相并联交错同步整流Ｂ Ｃ 变换器， Ｉ６ ０ ， ＵＫ 具有更 二进制编码， 实现 输出基准 电压的选择 。
Ｐ ＯＤＯＤ ｖＣ Ｃ
图２ 实 验 电路 图
Ｆｉ ． Ｅ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ Ｃ ｏ ｉ ｇ２ ｘ ｅ ｉｅ ｔ Ｉ ｉ ｕｔ ｒ
２１电路关键器件参数设计 ．
采 用Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０ 实现 四路变换器 电源 ， 参数设计 时存 在电压 环反馈电阻
ＧＮＤ
各相 电流 采样 电
的电流且具有更快 的动态响应。 若采用单相Ｂ Ｃ 变换器 实现输 输 出端与两个Ｈ Ｐ ６ ２ ＵＫ Ｉ ６ ０ 驱动器相接， 个Ｈ Ｐ ６ ２ 每 Ｉ ６ ０ 产生两组互补
出大 电流 （ ｏＩ ０ 一 ０ 以上 ）， ｒ ｆ ￣２ Ａ ３ Ａ 还要求电路具 有较好 的动态 响 波形 ， 从而形成四路Ｐ Ｍ Ｗ 驱动脉冲， 驱动同步整流电路。
近年来， 随着 现代微处理器 的快速发展对器 ， 电路结构 如图２ ＵＫ 其 参数 要求 提高， 需要 电源 能够在更低 的电压情况下， 供更大 所 示。 Ｉ ６ ０产生 四路相位 彼此相差９ ０ Ｗ 脉冲， Ｗ 脉冲 提 ＨＰ３ １ ０ 的Ｐ Ｍ ＰＭ
芯片， Ｉ ６ ０其 内部结构如 图１ 示。 ＨＰ ３ １ 所 它主要由软启动 、 Ｉ 数 ＶＤ 模转 换单元、 误差放 大器 、 Ｗ ￣较器 、 ＰＭ Ｌ 求和平均器 、 电流均衡 器 、电流 比较器 、 锯齿波 发生器 、 压检 测单元、过压保 护单 欠 元、 过流保护单元和芯片启动控制 单元等构成 。
应特性 ， 必然会对 电路器件 的性能 、 安全及可靠性提 出较高 的
要 求 “。
电路设计中， 四路每组Ｂ Ｃ 变换器 的下端Ｍ Ｓ Ｅ 管 （２ ＵＫ Ｏ ＦＴ Ｑ 、
Ｑ 、 ６ ８ 分别反 向并联 了肖特 基管， ４ Ｑ 和Ｑ ） 用来提高响应速度 ， 降
而多相变换器技术 已经取得了很多成 果 ， 献 介绍 了采 低Ｐ Ｍ 文 Ｗ 脉冲 尖峰 。 两组Ｌ ３ ７ Ｍ １构成的稳压电源分别为Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０ 和 用Ａ 公司Ａ Ｐ １１ Ｄ Ｄ ３８芯片实现三相Ｂ Ｃ 变 换电路， ＵＫ 其结果表 明具有 Ｈ Ｐ ６ ２ Ｉ ６ ０ 提供 ５、１Ｖ Ｖ ２ 工作电压。 为简化设计， 本次实验利用五个
。、 ｎ 工作频率选择 电阻Ｒ
主开关 控制管和 同步整 流管、 反相并联 肖特 基管、 出电容ｃ 输 Ｄ 图１芯片内部结构 图
Ｆ ｇ １ Ｉ ｔ ｒ ａＩ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｈ Ｐ ｉ ． ｎ ｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｆ ｃ ｉ
和输出电感Ｌ 的选择。 其主要元件参数的选择分述如下：
（） １ 反馈 电阻胄
２ 电路 设计
本 实验是采用Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０作为主控 芯片， Ｉ ６ ０ 为驱动芯片 ＨＰ ６２
本实验设计输出下冲电压 为６ ｍ ， Ｏ ｖ 则 由下式选择：
Ｒｉ ．＝ Ｐ
。
／０ ５
（） １
式中， ， ｐ ￣ ｏ 为输出下冲电压； ０ Ａ ｏ ５ Ｈ 为满载时输出电流。 根 作者简介： 武梅 （９３） 陕西西安人， １８一 女， 助理工程师， 毕业于
西安科技 大学， 硕士研究 生， 现在西安 电力电子技术研 究所工 据式 （） Ｒｎ １６ Ｑ的电阻。 １ ， ｉ选 ．Ｋ （） ２ 电流采样电瞰 …
Ｒｓ ｅ ｎ 选择 要求 ：电路工 作在 满载 时 ， 其最 大 采样 电流 为
作， 研究方 向： 电力 电子与电力传动； 郑少波 （９ ２） 男， １６ 一 ， 陕西
高效率 和快速动态响应。 实验 目标： 输入电压： ２ Ｄ ； 出电压： ．５ Ｃ 额定 １Ｖ Ｃ 输 １８ Ｖ Ｄ ； 输出电流 ： ０ ； ４ Ａ 工作频率： ３ Ｋ ｚ 纹波 电压 ： ３ Ｙ １０ Ｈ ； ３ｍ。
１ Ｐ３ １ ＨＩ６ ０ 内部 结构 及 工作原 理
Ｈ Ｐ ３１ Ｉ ６ ０ 是一个多相交错并联 同步整流变 换器 的Ｐ Ｍ Ｗ 控制
出电压 为１ＩＶ Ｉ８Ｖ 额定电流可达 ４Ａ ． － ．５、 Ｏ ０的稳压 电源， 丈中 对 实验 电路 进行 了 针 测试 ， 并对 实验数 据、 波形等进行了 分析 ， 出了 给 对应结果 。 实验
结果表 明采用ＨＰ３１ Ｉ６Ｏ可以提 高设计效率 ， 缩短产品的开发 周期。
关键词 ： Ｉ６０； ＨＰ ３１ 多相技 术 ； 同步整流
本次实验输 出电感电流 ＝ＩＡ则纹波电流 △ｊ＝Ｉ ， ， Ｏ， ， Ａ 根据
式 （） Ｋ Ｏ９ Ｖ＝ ２，￣ Ｉ０ Ｈ ， ＝ ．５ 根据 式 （） 电感Ｌ ５ ， ＝ ．； ｉＩＶＦ＝ ３ Ｋ ｚ Ｄ Ｏ１ ， ７，
设计 分析 ・
基于ＨＩ ６ ０多相交错并联同步整流变换器的设计 Ｐ ３１
武 梅 郑少波 ｜ （西安电 子 １ 力电 技术研究 陕西 西 所， 安 ７ ０１２ １ ６；， ０ 西安重装 矿山 器设 电 各有限公 陕 司， 西 西安 ７０５ １ ４ ０）
摘 要 ： 文介绍了 本 一种采 用可生成四路 相位 交错Ｐ Ｍ 冲的集 成芯片 （Ｉ６０） ｗ脉 ＨＰ３１ 实现低 电压 、 大电流 高性 能电源。 此基 础上 ， 制 了 在 研 一台输
西安人 ， 工程师， 毕业于西安理工大学， 本科， 现在西安重装 矿
５１ ， ０ Ａ 故有 ￣
＝
山电器设备 有限公司工作， 研究方 向： 山救护。 矿
Ｉ Ｌ （ ｉ Ｄ） ０ ｍ ） ／ （ ５
（） ２
・
设 计 分析
式 中， Ｌ Ｉ是每路输出电感 电流平均值； Ｄ （ｅ ｔｆｅ）０ ） ｒ Ｓｒ ｃ ｉ ｉｒ ｆ ｎ
Ｈ Ｐ ３ １ 设计一个四相并联交错同步整流Ｂ Ｃ 变换器， Ｉ６ ０ ， ＵＫ 具有更 二进制编码， 实现 输出基准 电压的选择 。
Ｐ ＯＤＯＤ ｖＣ Ｃ
图２ 实 验 电路 图
Ｆｉ ． Ｅ ｐ ｒ ｍ ｎ ａ Ｃ ｏ ｉ ｇ２ ｘ ｅ ｉｅ ｔ Ｉ ｉ ｕｔ ｒ
２１电路关键器件参数设计 ．
采 用Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０ 实现 四路变换器 电源 ， 参数设计 时存 在电压 环反馈电阻
ＧＮＤ
各相 电流 采样 电
的电流且具有更快 的动态响应。 若采用单相Ｂ Ｃ 变换器 实现输 输 出端与两个Ｈ Ｐ ６ ２ ＵＫ Ｉ ６ ０ 驱动器相接， 个Ｈ Ｐ ６ ２ 每 Ｉ ６ ０ 产生两组互补
出大 电流 （ ｏＩ ０ 一 ０ 以上 ）， ｒ ｆ ￣２ Ａ ３ Ａ 还要求电路具 有较好 的动态 响 波形 ， 从而形成四路Ｐ Ｍ Ｗ 驱动脉冲， 驱动同步整流电路。
近年来， 随着 现代微处理器 的快速发展对器 ， 电路结构 如图２ ＵＫ 其 参数 要求 提高， 需要 电源 能够在更低 的电压情况下， 供更大 所 示。 Ｉ ６ ０产生 四路相位 彼此相差９ ０ Ｗ 脉冲， Ｗ 脉冲 提 ＨＰ３ １ ０ 的Ｐ Ｍ ＰＭ
芯片， Ｉ ６ ０其 内部结构如 图１ 示。 ＨＰ ３ １ 所 它主要由软启动 、 Ｉ 数 ＶＤ 模转 换单元、 误差放 大器 、 Ｗ ￣较器 、 ＰＭ Ｌ 求和平均器 、 电流均衡 器 、电流 比较器 、 锯齿波 发生器 、 压检 测单元、过压保 护单 欠 元、 过流保护单元和芯片启动控制 单元等构成 。
应特性 ， 必然会对 电路器件 的性能 、 安全及可靠性提 出较高 的
要 求 “。
电路设计中， 四路每组Ｂ Ｃ 变换器 的下端Ｍ Ｓ Ｅ 管 （２ ＵＫ Ｏ ＦＴ Ｑ 、
Ｑ 、 ６ ８ 分别反 向并联 了肖特 基管， ４ Ｑ 和Ｑ ） 用来提高响应速度 ， 降
而多相变换器技术 已经取得了很多成 果 ， 献 介绍 了采 低Ｐ Ｍ 文 Ｗ 脉冲 尖峰 。 两组Ｌ ３ ７ Ｍ １构成的稳压电源分别为Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０ 和 用Ａ 公司Ａ Ｐ １１ Ｄ Ｄ ３８芯片实现三相Ｂ Ｃ 变 换电路， ＵＫ 其结果表 明具有 Ｈ Ｐ ６ ２ Ｉ ６ ０ 提供 ５、１Ｖ Ｖ ２ 工作电压。 为简化设计， 本次实验利用五个
。、 ｎ 工作频率选择 电阻Ｒ
主开关 控制管和 同步整 流管、 反相并联 肖特 基管、 出电容ｃ 输 Ｄ 图１芯片内部结构 图
Ｆ ｇ １ Ｉ ｔ ｒ ａＩ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｈ Ｐ ｉ ． ｎ ｅ ｎ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｆ ｃ ｉ
和输出电感Ｌ 的选择。 其主要元件参数的选择分述如下：
（） １ 反馈 电阻胄
２ 电路 设计
本 实验是采用Ｈ Ｐ ３ １ Ｉ ６ ０作为主控 芯片， Ｉ ６ ０ 为驱动芯片 ＨＰ ６２
本实验设计输出下冲电压 为６ ｍ ， Ｏ ｖ 则 由下式选择：
Ｒｉ ．＝ Ｐ
。
／０ ５
（） １
式中， ， ｐ ￣ ｏ 为输出下冲电压； ０ Ａ ｏ ５ Ｈ 为满载时输出电流。 根 作者简介： 武梅 （９３） 陕西西安人， １８一 女， 助理工程师， 毕业于
西安科技 大学， 硕士研究 生， 现在西安 电力电子技术研 究所工 据式 （） Ｒｎ １６ Ｑ的电阻。 １ ， ｉ选 ．Ｋ （） ２ 电流采样电瞰 …
Ｒｓ ｅ ｎ 选择 要求 ：电路工 作在 满载 时 ， 其最 大 采样 电流 为
作， 研究方 向： 电力 电子与电力传动； 郑少波 （９ ２） 男， １６ 一 ， 陕西
高效率 和快速动态响应。 实验 目标： 输入电压： ２ Ｄ ； 出电压： ．５ Ｃ 额定 １Ｖ Ｃ 输 １８ Ｖ Ｄ ； 输出电流 ： ０ ； ４ Ａ 工作频率： ３ Ｋ ｚ 纹波 电压 ： ３ Ｙ １０ Ｈ ； ３ｍ。
１ Ｐ３ １ ＨＩ６ ０ 内部 结构 及 工作原 理
Ｈ Ｐ ３１ Ｉ ６ ０ 是一个多相交错并联 同步整流变 换器 的Ｐ Ｍ Ｗ 控制
出电压 为１ＩＶ Ｉ８Ｖ 额定电流可达 ４Ａ ． － ．５、 Ｏ ０的稳压 电源， 丈中 对 实验 电路 进行 了 针 测试 ， 并对 实验数 据、 波形等进行了 分析 ， 出了 给 对应结果 。 实验
结果表 明采用ＨＰ３１ Ｉ６Ｏ可以提 高设计效率 ， 缩短产品的开发 周期。
关键词 ： Ｉ６０； ＨＰ ３１ 多相技 术 ； 同步整流
本次实验输 出电感电流 ＝ＩＡ则纹波电流 △ｊ＝Ｉ ， ， Ｏ， ， Ａ 根据
式 （） Ｋ Ｏ９ Ｖ＝ ２，￣ Ｉ０ Ｈ ， ＝ ．５ 根据 式 （） 电感Ｌ ５ ， ＝ ．； ｉＩＶＦ＝ ３ Ｋ ｚ Ｄ Ｏ１ ， ７，
设计 分析 ・
基于ＨＩ ６ ０多相交错并联同步整流变换器的设计 Ｐ ３１
武 梅 郑少波 ｜ （西安电 子 １ 力电 技术研究 陕西 西 所， 安 ７ ０１２ １ ６；， ０ 西安重装 矿山 器设 电 各有限公 陕 司， 西 西安 ７０５ １ ４ ０）
摘 要 ： 文介绍了 本 一种采 用可生成四路 相位 交错Ｐ Ｍ 冲的集 成芯片 （Ｉ６０） ｗ脉 ＨＰ３１ 实现低 电压 、 大电流 高性 能电源。 此基 础上 ， 制 了 在 研 一台输
西安人 ， 工程师， 毕业于西安理工大学， 本科， 现在西安重装 矿
５１ ， ０ Ａ 故有 ￣
＝
山电器设备 有限公司工作， 研究方 向： 山救护。 矿
Ｉ Ｌ （ ｉ Ｄ） ０ ｍ ） ／ （ ５
（） ２
・
设 计 分析
式 中， Ｌ Ｉ是每路输出电感 电流平均值； Ｄ （ｅ ｔｆｅ）０ ） ｒ Ｓｒ ｃ ｉ ｉｒ ｆ ｎ