三種快速動(dòng)態(tài)響應的VRM拓撲分析比較

　　圖一為兩相交錯Buck拓撲，其每相都有一個(gè)自己的輸其紋波出電感。消除作用如圖二所示。其兩相作用的結果使輸出電流的實(shí)際紋波頻率為每相開(kāi)關(guān)頻率的兩倍，而紋波大大小于每相電流的紋波。按照圖三給出的占空比、相數、紋波的關(guān)系，當占空比為0.5時(shí)紋波完全消除。

　　同樣根據圖三給出的關(guān)系當占空比很小時(shí)，要實(shí)現較好的紋波消除效果，相數就要變得很大。這樣不僅電路復雜，而且由于驅動(dòng)損耗，開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)導通損耗，效率也將降低[2]。為此人們提出了多相有源鉗位耦合Buck電路，來(lái)提高占空比[2]。而在Vin／Vo值很大的情況下，人們采用變壓器來(lái)提高占空比，而在副邊采用倍流技術(shù)（倍流技術(shù)實(shí)質(zhì)上是兩相交錯技術(shù)）來(lái)進(jìn)一步減小紋波[3]。

　　綜上所述，多相技術(shù)從消除紋波的角度出發(fā)，來(lái)減小濾波電感，從而獲得比傳統VRM好的多的動(dòng)態(tài)性能。

　　2.2　采用步進(jìn)電感的變換器拓撲

　　多相技術(shù)從消除紋波的角度出發(fā)的。那么能不能直接從改變電感值的途徑，來(lái)達到很好動(dòng)態(tài)性能呢？為此人們提出了一種單相采用步進(jìn)電感技術(shù)的VRM[4]。其電路圖如圖四所示。S1,S2,Lo,Co組成基本的BUCK電路。M1,M2,C1,C2,D1,D2,D1’,D2’,Dz1,Dz2,Laux1和Laux2組成輔助電路，來(lái)改善變換器的動(dòng)態(tài)速度。Laux1, Laux2和Lo是耦合電感。在穩態(tài)時(shí)輔助電路不公作。在Step―up負載突變時(shí)，M1導通，Vi使Lo飽和,使Lo相當于短路，使輸出電感值減小到Lr,其值很小相當于漏感，從而大大提高了電流變化斜率，其工作波形如圖五。在Step―down負載突變時(shí)，S2閉合，Lo仍相單于短路，輸出電容上的不平衡電荷可以通過(guò)Lr快速泄放?？梢钥闯?，在穩態(tài)時(shí)，此電路電感是Lo，瞬態(tài)時(shí)電感為L(cháng)r，因此電路中的電感稱(chēng)為步進(jìn)電感。

　　與多相交錯技術(shù)比較其具有更好的動(dòng)態(tài)效果。

　　第一，多相交錯技術(shù)的動(dòng)態(tài)性能好壞與負載突變的發(fā)生時(shí)刻有關(guān)，而采用步進(jìn)電感技術(shù)的動(dòng)態(tài)態(tài)性能與負載突變的發(fā)生時(shí)刻無(wú)關(guān)[5]。

　　第二，多相交錯技術(shù)在Step－down時(shí)電壓尖峰絕對值大于Step－up電壓尖峰絕對值，這使得控制電路的設計必須考慮這些因數，而變得比較復扎，而采用步進(jìn)電感技術(shù)則不存在這樣的問(wèn)題。

　　第三，在穩態(tài)時(shí)，由于采用步進(jìn)電感技術(shù)拓撲的電感值大于多相交錯并聯(lián)拓撲，其電流紋波值小，從而能獲得更高的效率。

(a)

圖五　 Step－up時(shí)電路工作波形圖