基于HIP6301多相交错并联同步整流变换器的设计
一种多相交错并联型DC-DC变换器输出电流控制方法及其系统[发明专利]
![一种多相交错并联型DC-DC变换器输出电流控制方法及其系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/53b4c9e777eeaeaad1f34693daef5ef7ba0d122c.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110221221.1(22)申请日 2021.02.26(71)申请人 许继电源有限公司地址 461000 河南省许昌市中原电气谷许继新能源产业园申请人 国网浙江省电力有限公司 西安许继电力电子技术有限公司(72)发明人 姚为正 王瑞 赵建荣 黄辉 王林 陈枫 唐启迪 魏亚龙 杜智亮 龚培娇 程兴邦 边慧萍 (74)专利代理机构 北京中政联科专利代理事务所(普通合伙) 11489代理人 朱晓娟(51)Int.Cl.H02M 3/158(2006.01)H02M 1/088(2006.01)(54)发明名称一种多相交错并联型DC-DC变换器输出电流控制方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种多相交错并联型DC ‑DC变换器输出电流控制方法及其系统，方法包括：中断频率f i ＝N ×f s ，f s 为开关频率；脉宽调制寄存器PWM的三角载波频率设置为f s ，计数方式采用增减计数，三角载波相位依次滞后360°/N。
S1，触发中断时，读取N相桥臂电流信息,其中第S个桥臂的电流恰好为平均值电流，计算第S相桥臂功率开关管的占空比；S2，将占空比转换为PWM信号；S3，用生成的PWM信号驱动第S相桥臂的功率开关管。
系统包括：计算模块、数字控制模块和驱动模块，用于生成PWM信号并依次驱动N相桥臂的功率开关管。
本发明能够解决多相交错并联DC ‑DC变换器因电流纹波较大导致的电流控制效果不佳的问题，同时可以实现各相之间的良好均流，提高电流控制精度。
权利要求书2页 说明书6页 附图4页CN 112769335 A 2021.05.07C N 112769335A1.一种多相交错并联型DC‑DC变换器输出电流控制方法，其特征在于，包括：S1，触发中断时，采集N个桥臂的电流，其中第S个桥臂的电流恰好为平均值电流，通过控制算法只更新第S个桥臂的功率管占空比信息，当桥臂个数N为偶数时，采用下溢中断，当桥臂个数N为奇数时，采用周期中断；S2，将占空比转换为PWM信号；S3，用生成的PWM信号驱动第S相桥臂的功率开关管。
交错并联同步整流DC-DC变换器的研究
高频开关电源课程报告交错并联同步整流DC-DC变换器的研究Research on a Interleaved DC-DCConverter Using Synchronous RectificationABSTRACT:As the rapid development of power electronics technique, the switch supply have been advanced. It has replaced the linear steady voltage supply and because the most extensive direct current steady voltage supply that has been applied. It’s determined by the predominant performance of switch supply. Switch supply is consisted of AC-DC and DC-DC. As the work of large scale integrated circuit is normal, VRM is required to decrease low output voltage, continuous to increase output current, and also meets high efficiency, rapid dynamic response etc, in order to meet these needs, low voltage and high current DC-DC converter reflects the development orientation of switching power supply. To optimize the performance of low-voltage/high-current DC-DC converter, it is necessary to enhance it’s topology and control method. In this paper, synchronous rectifier and the multi-phase interleaved parallel technology are studied, presents a low voltage high current DC-DC converter design. I apply Matlab/Simulink software to simulate the circuit and the results verify the validity of the proposed scheme.KEY WORDS：buck converter，low voltage and high current，synchronous rectifier interleaved，Matlab/Simulink摘要：随着电力电子技术的飞速发展，开关电源技术不断得到提高，现在它已经取代线性稳压电源，成为目前最为广泛使用的直流稳压电源，这主要是由它的优越性能所决定的。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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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