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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明提出了一种基于Buck变换器V2‑COT控制的虚拟电容电流补偿方法。在简化电感电流采样电路、提升系统整体效率的同时，改善了V2‑COT控制下Buck变换器的瞬态响应效果，通过在输出电容两端并联简单的RC网络来实现电感电流纹波的快速检测，理论和仿真表明虚拟电容电流斜坡补偿V2‑COT控制不仅能够消除系统的次谐波现象，同时也具有独特的瞬态响应特性。

主权项：1.一种Buck变换器的数字化V2-COT控制的结构框图如图2所示，包括以下步骤：步骤1.根据输出电容的参数值，并联与其具有相同时间常数的RC支路，然后通过ADC采样模块得到电阻R两端的电压，即电感电流的纹波信息。步骤2.将步骤1采样所得到的电容电流经过一个放大倍数K注入到调制器中，并以此来改变恒定导通时间模块的关断时间，从而来改善系统的动态响应效果。步骤3.根据下面的设计准则来计算增益K的值，以使系统能够工作在稳定状态下。为了使测量结果更具准确性，首先需要对RC支路进行阻抗匹配：一般情况下，若满足： 则感应电流RC支路的阻抗Zcs比输出电容阻抗Zco大N倍： 由于检测支路与输出电容电压相同，因此通过检测支路的电流为输出电容电流的1N，如式3所示： 从1、3式可以得到：vcs＝vRco＝iCo*RCo4所以如果感应RC网络的时间常数与输出电容的时间常数相匹配，则输出电容的电流就可以由电阻Rcs上的电压来虚拟。为了使通过感应测支路的交流电流最小，电容的Ccs应该比输出电容小得多。例如，Ccs的电容可以是Co的1％，而相应的Rcs比输出电容的ESR大100倍。为了放大电容电流信号，可以通过差分放大器K放大Rcs两端的电压。该传感电路易于在控制IC中实现，电流传感方法成本低，对变换器效率没有影响。不需要传统的电流互感器或传感电阻。不难看出，V2控制是负载电流反馈和比例电容电压反馈的电流型控制。所以在增强的电容电流信息下，总反馈信号VFB可分解为:VFB＝vo+K*iCoRcs＝iL*RCo+K*Rcs-iload*RCo+K*Rcs+vcap5其中我们定义：R′Co＝RCo+K*RCo6所以可以将反馈回路进行重组，感应电感电流和负载电流具有相同的传感增益R'co。内环为电感电流环，将LC二阶滤波器解耦为一阶滤波器。第二个回路是电压直接反馈回路，用于快速调节电压。外环为负载电流反馈环，大大降低了输出阻抗，如图3所示。用等效电路代替电感电流环，得到电容电流斜坡补偿的V2-COT控制小信号等效电路，如图4所示。由等效电路图4可知，电容器电压反馈回路增益为: 其中从7式可以看出，该传递函数的穿越频率在虚拟ESR零点处，如式8所示： 如果穿越频率超过开关频率，则环路不稳定。所以可以通过电容电流注入，自由地降低带宽以保证稳定性，只需要满足9式即可： 此时系统的时间常数变为 综上，由式6和式9即可求得使系统满足稳定条件的虚拟电容电流增益值K。

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