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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明公开了一种SIDO buck开关变换器及其数字控制方法。该变换器包括采样模块、AD转换模块、误差计算模块、PID控制模块、CCB变频控制模块、门极驱动逻辑电路以及PWM模块。方法为：采样模块将模拟信号转换成离散信号，然后经AD转换模块转换成数字信号，输入至误差计算模块；PID模块根据误差值，确定新的开关周期的占空比值；PWM模块根据占空比的值输出相应的PWM信号，驱动电路确定开关管的通断，调节输出电压值；CCB变频控制模块判断是否采用变频控制，并在输出电流发生变化时，通过调节输入功率的办法使得系统回归到稳态。本发明减少了开关变换器两条支路的交叉干扰，提高了开关变换器的动态响应，改善了系统的稳态性能。

主权项：1.一种SIDO buck开关变换器，其特征在于，包括采样计算模块、AD转换模块、误差计算模块、PID控制模块、CCB变频控制模块、门极驱动逻辑电路以及PWM模块，其中：采样模块，用于将输出信号从连续时间域上的模拟信号，转换成离散时间域上的离散信号；AD转换模块，用于将采样模块输入的离散信号转换成数字信号，输入至误差计算模块；误差计算模块，接收采样模块输出的离散信号，计算共模参考电压与共模输出电压的差，以及差模参考电压与差模输出电压的差，得出当前的误差，传输至PID控制模块；PID控制模块，包括差模PID控制单元、共模PID控制单元，用于确定输出电压误差值，并得到开关周期的占空比值，确定开关管的通断；CCB变频控制模块，当负载电流发生变化时，系统启用CCB变频控制模块，通过增加输入功率或者减少输入功率，让系统回归到稳态；门极驱动逻辑电路，通过控制输出PWM信号驱动拓扑结构中开关管的通断状态，来调节输出电压值；PWM模块，根据占空比的值，输出相应的PWM信号。

全文数据：一种SIDObuck开关变换器及其数字控制方法技术领域本发明涉及隔离型DC-DC变换器技术领域，特别是一种SIDObuck开关变换器及其数字控制方法。背景技术随着科技的迅猛发展，特别是便携式设备的突破性发展，如智能手机、平板电脑、以及各种可穿戴设备等，对电子设备集成度要求越来越高。片上系统Systemonchip,SoC是将多种处理单元封装在同一块芯片上组成的系统。SoC包含多种处理单元，并且不同单元需要的工作电压也各不相同，因此，需要电池管理模块对各个单元进行供电。传统的解决方法是采用多个独立的电源对其进行供电，这样就存在多个外置电感和需要多个功率管。为了节省芯片面积和引脚，以及减少外置的滤波电感，出现了单电感多输出开关变换器技术。单电感双输出降压型开关变换器整体架构中只有一个电感，可以独立控制两路的电压输出，为智能手机、平板电脑等需要两路或者多路电源的电子产品提供了很好的解决方案，而且与传统的多路DC-DC开关电源相比较，它减少了磁性元器件的使用，从而减小了电源体积，降低了电源成本。在现在的电源管理中，为了获得比较高的效率，一般选择多模式的控制方法，这样就导致电源的动态性能下降，不能满足越来越高的动态性能要求。发明内容本发明的目的在于提供一种动态响应高、稳态性能好的SIDObuck开关变换器及其数字控制方法，通过周期内分时复用同一个电感与变频控制策略实现两路电压稳定输出的功能。实现本发明目的的技术解决方案为：一种SIDObuck开关变换器，其特征在于，包括采样计算模块、AD转换模块、误差计算模块、PID控制模块、CCB变频控制模块、门极驱动逻辑电路以及PWM模块，其中：采样模块，用于将输出信号从连续时间域上的模拟信号，转换成离散时间域上的离散信号；AD转换模块，用于将采样模块输入的离散信号转换成数字信号，输入至误差计算模块；误差计算模块，接收采样模块输出的离散信号，计算共模参考电压与共模输出电压的差，以及差模参考电压与差模输出电压的差，得出当前的误差，传输至PID控制模块；PID控制模块，包括差模PID控制单元、共模PID控制单元，用于确定输出电压误差值，并得到开关周期的占空比值，确定开关管的通断；CCB变频控制模块，当负载电流发生变化时，系统启用CCB变频控制模块，通过增加输入功率或者减少输入功率，让系统回归到稳态；门极驱动逻辑电路，通过控制输出PWM信号驱动拓扑结构中开关管的通断状态，来调节输出电压值；PWM模块，根据占空比的值，输出相应的PWM信号。进一步地，该变换器的拓扑结构如下，输入电压为Vin，1支路输出电压为Vo1，2支路输出电压为Vo2，开关周期为TS,主开关管Si的导通占空比为Di，1支路开关管S1的导通占空比为D1，2支路开关管S2的导通占空比为D2，其中：主开关管Si的一端与输入电压Vin的正端相连，主开关管Si的另一端与电感L一端相连；电感L的另一端连接1支路开关管S1和2支路开关管S2，1支路开关管S1的另一端与第一电容C1和第一负载电阻R1连接，2支路开关管S2的另一端与第二电容C2和第二负载电阻R2连接；第一电容C1的另一端和第一负载电阻R1的另一端连接在一起并接地，第二电容C2的另一端和第二负载电阻R2的另一端连接在一起并接地；在两条支路中，1支路先于2支路工作并且两路的工作时序互补，即：D1+D2＝1。进一步地，所述AD转换模块的输出端连接PID控制模块的两个输入端，PID控制模块的另外两个输入端是共模参考电压Vcmref与差模参考电压Vdmref；所述差模PID控制单元中的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路输出电压值Vo1[k]和2支路输出电压Vo2[k]，另一个输入端连接差模参考电压信号Vdmref；差模PID控制单元输出的两个离散占空比信号D1、D2，与PWM模块的输入端相连；共模PID控制单元的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路数字输出电压值Vo1[k]、2支路数字输出电压值Vo2[k]，另一个输入端连接共模参考电压信号Vcmref；共模PID控制单元输出的离散占空比信号Di与PWM模块的输入端相连；PWM模块输出的PWM控制信号分别连接主开关管Si、1支路开关管S1和2支路开关管S2。一种SIDObuck开关变换器的数字控制方法，包括以下步骤：步骤1、在第k个开关周期的初始，分别采样SIDObuck开关变换器的1支路模拟输出电压Vo1、2支路模拟输出电压值Vo2，经过AD转换模块转换得到相应的数字离散输出电压值Vo1[k]、Vo2[k]；步骤2、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vd[k]，与差模参考电压信号Vdmref进行比较，得到电压误差值ΔVd[k]；差模PID控制单元根据ΔVd[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVd[k-1]、ΔVd[k-2]，用预设的比例控制系数Kp、积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出占空比D1与D2；步骤3、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vc[k]与共模参考电压信号Vcmref进行比较，得到电压误差值ΔVc[k]，共模PID控制单元根据ΔVc[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVc[k-1]、ΔVc[k-2]，以预设的比例控制系数Kp，积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出主开关管Si的占空比Di；步骤4、PID控制模块将占空比信号传输至PWM模块，输出相应的驱动信号Di,D1,D2，分别传输到主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，以此来调节模拟输出电压值Vo1[t]与Vo2[t]；步骤5、将SIDObuck开关变换器主拓扑结构的支路模拟输出电压经AD采样转换单元再次采样转换，依次经过PID控制模块、PWM模块，形成新的PWM信号控制主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，循环控制以调节1支路输出电压值Vo1、2支路输出电压值Vo2；步骤6、当检测到支路电流发生变化时，系统进入CCB变频控制模块，此时主开关管Si，1支路开关管S1，2支路开关管S2的导通时间发生改变，即系统的频率发生变化；在CCB变频计算模块中，根据负载突变前后采样的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出新的开关周期时间TC，以及变频期间1支路开关管S1的导通占空比D1和2支路开关管S2的导通占空比D2；在整个变频期间，当负载电流发生正的阶跃时，将主开关管Si设置为导通状态，增加输入功率；反之，当负载电流发生负的阶跃时，将主开关管Si设置为断开状态，减少输入功率；步骤7、进行新稳态计算：根据采样模块获得的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出主开关管Si的导通占空比Di、1支路开关管S1的导通占空比D1，2支路开关管S2的导通占空比D2，然后将计算出来的占空比经过PWM模块生成PWM信号，控制开关管的导通，从而达到稳态；步骤8、变频控制结束以后，各开关管的导通占空比为新稳态下的值，此时控制系统切换为到常规的PID控制，再经由PID控制模块进行调节，使得系统最终达到新稳态；再次对输出电压进行采样，重复步骤1～步骤8进行循环控制开关电源功率管的导通与关断。进一步地，步骤3所述将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vc[k]与共模参考电压信号Vcmref进行比较，得到电压误差值ΔVc[k]，共模PID控制单元根据ΔVc[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVc[k-1]、ΔVc[k-2]，以预设的比例控制系数Kp，积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出主开关管Si的占空比Di，具体如下：当执行机构需要的是控制量的增量时，采用增量式PID控制，根据递推原理得到:Δuk＝kp[errork-errork-1]+kierrork+kd[errork-2errork-1+errork-2]式中，kp是比例控制系数，ki是积分控制系数，kd是微分控制系数，errork是第k个周期时uk与uk-1的差值；设定各元器件均是理想的，即不考虑开关管的导通压降，电感和电容的寄生电阻；差模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为差模PID控制单元的输入信号，差模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vd[k]与参考电压Vdmref，进行迭代运算，得到支路开关管导通占空比值，具体单次迭代计算过程如下：ΔVd[k-2]＝ΔVd[k-1]ΔVd[k-1]＝ΔVd[k]ΔVd[k]＝Vdmref-Vd[k]ΔD＝kpΔVd[k]-ΔVd[k-1]+kiΔVd[k]+kdΔVd[k]-2ΔVd[k-1]+ΔVd[k-2]D1[k]＝D1[k-1]+ΔDD2[k]＝1-D1[k]其中，ΔD是第k个周期1支路开关导通占空比与第k-1个周期1支路开关导通占空比的差值，D1[k]是第k个周期的1支路开关的占空比值，D2[k]是第k个周期的2支路开关的占空比值,ΔVd[k]为差模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数；共模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为共模PID控制单元的输入信号，共模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vc[k]与参考电压Vcmref，进行迭代运算，得到主开关管导通占空比值；具体单次迭代计算过程如下：ΔVc[k-2]＝ΔVc[k-1]ΔVc[k-1]＝ΔVc[k]ΔVc[k]＝Vcmref-Vc[k]ΔD＝kpΔVc[k]-ΔVc[k-1]+kiΔVc[k]+kdΔVc[k]-2ΔVc[k-1]+ΔVc[k-2]Di[k]＝Di[k-1]+ΔD其中，ΔD是第k个周期主开关导通占空比与第k-1个周期主开关导通占空比的差值，Di[k]是第k个周期的主开关的占空比值，ΔVc[k]为共模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数。进一步地，步骤7所述进行新稳态计算：根据采样模块获得的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出主开关管Si的导通占空比Di、1支路开关管S1的导通占空比D1，2支路开关管S2的导通占空比D2，然后将计算出来的占空比经过PWM模块生成PWM信号，控制开关管的导通，从而达到稳态，其中：电容电荷平衡的公式为：io1*D1＝0.5*iL’-io2+iL’-io2+D2*Ts*Vo2L*D2式中，iL’是新稳态下的电感电流，Vo2是2支路的输出电压值，L是电感的参数值。本发明与现有技术相比，其显著优点为：1有效提高了系统集成度，降低了硬件电路面积和成本；2采用数字控制实现方式，与模拟控制相比更为灵活，可重构性更强；3提出的变频控制技术，使得暂态条件下调节时间和电压超调为最小；4可以扩展应用于各类开关电源电路结构，具备很强的移植性和通用性；5实现了工作电压的快速动态调节，并有效抑制了交叉干扰，从而降低功耗并提高能源转换效率。附图说明图1是本发明SIDObuck开关变换器的数字控制方法的系统结构框图。图2是本发明SIDObuck开关变换器的主拓扑结构图。图3是本发明控制方法中的差模PID模块框图。图4是本发明控制方法中的共模PID模块框图。图5是负载电流发生阶跃时变换器的动态响应示意图。图6是变换器稳态下2支路电容充放电平衡示意图。图7是支路输出电压在常规PID控制下的动态响应图，其中a是1支路输出电压在常规PID控制下的动态响应图，b是2支路输出电压在常规PID控制下的动态响应图。图8是支路输出电压在新控制方法下的动态响应图，其中a是1支路输出电压在新控制方法下的动态响应图，b是2支路输出电压在新控制方法下的动态响应图。图9是本控制方法下负载发生突变的系统动态响应图。具体实施方式本发明提出了一种SIDObuck开关变换器及其数字控制方法，通过周期时间内分时复用同一个电感以及变频控制策略实现两路电压稳定输出，通过借助增量式PID控制算法并选取了差模、共模电压控制结合的方法，对两路输出电压进行实时调节，达到预设的电压参考值。结合图1，实线箭头是正常工作模式下的控制环路的信号流程。本发明提出的SIDObuck开关变换器，包括采样模块、AD转换模块、误差计算模块、PID控制模块、CCB变频控制模块、门极驱动逻辑电路以及PWM模块，其中：采样模块，用于将输出信号从连续时间域上的模拟信号，转换成离散时间域上的离散信号；AD转换模块，用于将采样模块输入的离散信号转换成数字信号，输入至误差计算模块；误差计算模块，接收采样模块输出的离散信号，计算共模参考电压与共模输出电压的差，以及差模参考电压与差模输出电压的差，得出当前的误差，传输至PID控制模块；PID控制模块，包括差模PID控制单元、共模PID控制单元，用于确定输出电压误差值，并得到开关周期的占空比值，确定开关管的通断；CCB变频控制模块，当负载电流发生变化时，系统启用CCB变频控制模块，通过增加输入功率或者减少输入功率，让系统回归到稳态；门极驱动逻辑电路，通过控制输出PWM信号驱动拓扑结构中开关管的通断状态，来调节输出电压值；PWM模块，根据占空比的值，输出相应的PWM信号。进一步地，结合图2，该变换器的拓扑结构如下，输入电压为Vin，1支路输出电压为Vo1，2支路输出电压为Vo2，开关周期为TS,主开关管Si的导通占空比为Di，1支路开关管S1的导通占空比为D1，2支路开关管S2的导通占空比为D2，其中：主开关管Si的一端与输入电压Vin的正端相连，主开关管Si的另一端与电感L一端相连；电感L的另一端连接1支路开关管S1和2支路开关管S2，1支路开关管S1的另一端与第一电容C1和第一负载电阻R1连接，2支路开关管S2的另一端与第二电容C2和第二负载电阻R2连接；第一电容C1的另一端和第一负载电阻R1的另一端连接在一起并接地，第二电容C2的另一端和第二负载电阻R2的另一端连接在一起并接地；在两条支路中，1支路先于2支路工作并且两路的工作时序互补，即：D1+D2＝1。进一步地，AD转换模块的输入端为采样电感L的电流值iL[t]、1支路负载电阻R1的电压值Vo1[t]和电流值Io1[t]、2支路负载电阻R2的电压值Vo2[t]和电流值Io2[t]，输出端作为PID控制模块的输入端，PID控制模块的另外两个输入端是共模参考电压Vcmref与差模参考电压Vdmref。进一步地，PID控制模块包括差模PID控制单元、共模PID控制单元。差模PID控制单元中的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路输出电压值Vo1[k]和2支路输出电压Vo2[k]，另一个输入端连接差模参考电压信号Vdmref；差模PID控制单元输出的两个离散占空比信号D1、D2，与PWM模块的输入端相连；共模PID控制单元的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路数字输出电压值Vo1[k]、2支路数字输出电压值Vo2[k]，另一个输入端连接共模参考电压信号Vcmref；共模PID控制单元输出的离散占空比信号Di与PWM模块的输入端相连；PWM模块输出的PWM控制信号分别连接主开关管Si、1支路开关管S1和2支路开关管S2。一种SIDObuck开关变换器的数字控制方法为：首先AD采样转换单元分别对SIDObuck开关变换器主拓扑结构的1支路输出电压值Vo1、2支路输出电压值Vo2和电感电流值iL以及两条支路的负载电流io1、io2进行采样，经过AD转换模块分别转换为1支路数字输出电压值Vo1[k]与输出电流值io1[k]、2支路数字输出电压值Vo2[k]与输出电流值io2[k]、数字电感电流值iL[k]；然后共模PID控制单元将共模电压值VC[k]与共模参考电压信号Vcmref比较得到电压误差值ΔVC[k]、差模PID控制单元将差模电压值VD[k]与差模参考电压信号Vdmref比较得到电压误差值ΔVD[k]；接着差模PID控制单元、共模PID控制单元分别执行PID控制算法，输出相应的占空比值；最后占空比值经过PWM单元输出PWM控制信号，驱动SIDObuck开关变换器主拓扑结构中的开关管的状态来调节1支路与2支路的模拟输出电压值Vo1[t]、Vo2[t]；具体方法是：步骤1、在第k个开关周期的初始，分别采样SIDObuck开关变换器的1支路模拟输出电压Vo1、2支路模拟输出电压值Vo2，经过AD转换模块转换得到相应的数字离散输出电压值Vo1[k]、Vo2[k]；步骤2、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vd[k]，与差模参考电压信号Vdmref进行比较，得到电压误差值ΔVd[k]；差模PID控制单元根据ΔVd[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVd[k-1]、ΔVd[k-2]，用预设的Kp，Ki和Kd值作为控制参数执行PID控制算法，输出占空比D1与D2；步骤3、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vc[k]与共模参考电压信号Vcmref进行比较，得到电压误差值ΔVc[k]，共模PID控制单元根据ΔVc[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVc[k-1]、ΔVc[k-2]，以预设的Kp，Ki和Kd值作为控制参数执行PID控制算法，输出主开关管Si的占空比Di；具体如下：当执行机构需要的是控制量的增量时，采用增量式PID控制，根据递推原理可以得到:Δuk＝kp[errork-errork-1]+kierrork+kd[errork-2errork-1+errork-2]1式中，kp是比例控制系数，ki是积分控制系数，kd是微分控制系数，errork是第k个周期时uk与uk-1的差值；设定各元器件均是理想的，即不考虑开关管的导通压降，电感和电容的寄生电阻；差模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为差模PID控制单元的输入信号，差模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vd[k]与参考电压Vdmref，进行迭代运算，得到支路开关管导通占空比值。具体单次迭代计算过程如下：ΔVd[k-2]＝ΔVd[k-1]2ΔVd[k-1]＝ΔVd[k]3ΔVd[k]＝Vdmref-Vd[k]4ΔD＝kpΔVd[k]-ΔVd[k-1]+kiΔVd[k]+kdΔVd[k]-2ΔVd[k-1]+ΔVd[k-2]5D1[k]＝D1[k-1]+ΔD6D2[k]＝1-D1[k]7其中，ΔD是第k个周期1支路开关导通占空比与第k-1个周期1支路开关导通占空比的差值，D1[k]是第k个周期的1支路开关的占空比值，D2[k]是第k个周期的2支路开关的占空比值,ΔVd[k]为差模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数；差模PID控制单元的控制流程见图3。共模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为共模PID控制单元的输入信号，共模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vc[k]与参考电压Vcmref，进行迭代运算，得到主开关管导通占空比值；具体单次迭代计算过程如下：ΔVc[k-2]＝ΔVc[k-1]8ΔVc[k-1]＝ΔVc[k]9ΔVc[k]＝Vcmref-Vc[k]10ΔD＝kpΔVc[k]-ΔVc[k-1]+kiΔVc[k]+kdΔVc[k]-2ΔVc[k-1]+ΔVc[k-2]11Di[k]＝Di[k-1]+ΔD12其中，ΔD是第k个周期主开关导通占空比与第k-1个周期主开关导通占空比的差值，Di[k]是第k个周期的主开关的占空比值，ΔVc[k]为共模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数，共模PID控制单元的控制流程见图4。步骤4、PID控制模块将占空比信号传输至PWM模块，输出相应的驱动信号Di,D1,D2，分别传输到主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，以此来调节模拟输出电压值Vo1[t]与Vo2[t]；步骤5、将SIDObuck开关变换器主拓扑结构的支路模拟输出电压经AD采样转换单元再次采样转换，依次经过PID控制模块、PWM模块，形成新的PWM信号控制主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，循环控制以调节1支路输出电压值Vo1、2支路输出电压值Vo2；步骤6、当检测到支路电流发生变化时，系统进入CCB变频控制模块，此时主开关管Si，1支路开关管S1，2支路开关管S2的导通时间发生改变，即系统的频率发生变化；在CCB变频计算模块中，根据负载突变前后采样的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出新的开关周期时间TC，以及变频期间1支路开关管S1的导通占空比D1和2支路开关管S2的导通占空比D2；在整个变频期间，当负载电流发生正的阶跃时，将主开关管Si设置为导通状态，从而达到增加输入功率的效果，反之，当负载电流发生负的阶跃时，将主开关管Si设置为断开状态，从而达到减少输入功率的效果；结合图5，变频期间，主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2的导通时间全部发生改变；支路开关管的导通占空比D1、D2和变频周期Tc根据未发生改变支路的电容充放电平衡以及采样的负载电流计算得到，公式为：iL’-iL＝Vin-Vo1L*Tc*D1+Vin-Vo2L*Tc*D213io2*D1＝0.5*D2*iL’-io2+iL’-io2-D2*Tc*Vin-Vo2L14其中iL’是负载发生变化以后的电感电流。步骤7、结合图6，在CCB变频计算模块完成后，进入新稳态计算步骤，根据采样模块获得的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出主开关管Si的导通占空比Di、1支路开关管S1的导通占空比D1，2支路开关管S2的导通占空比D2，然后将计算出来的占空比经过PWM模块生成PWM信号，控制开关管的导通，从而快速达到稳态；公式为：io1*D1＝0.5*iL’-io2+iL’-io2+D2*Ts*Vo2L*D215步骤8、变频控制结束以后，各开关管的导通占空比为新稳态下的值，此时控制系统切换为到常规的PID控制，再经由PID模块进行调节，使得系统最终达到新稳态；再次对输出电压进行采样，重复步骤1～步骤8进行循环控制开关电源功率管的导通与关断。实施例1根据本发明所述的控制方法，在matlab的Simulink环境下进行了模拟仿真。该拓扑的输入电压Vin为3.3V，两条支路的负载电阻分别为18Ω、15Ω。1支路的输出电压Vo1为1.8V，2支路的输出电压Vo2为1.5V。图7a为1支路的负载电阻从18Ω切换到6Ω时，常规PID控制的动态结果。图7b是1支路负载发生变化时，2支路的电压在常规PID控制下的动态结果。图8a为1支路的负载电阻从18Ω切换到6Ω时，采用本控制方法的动态结果。图8b是是1支路负载发生变化时，2支路的电压在本控制方法下的动态结果。可以看出，未采用本文的提高动态响应的控制方法前，输出电压最大欠压为0.42V，恢复时间为0.8ms，采用本技术后，输出电压最大欠压为0.028V，恢复时间为0.3ms，动态性能大幅度提升。图9是本控制方法下负载发生突变的系统动态响应图，可知本发明减少了开关变换器两条支路的交叉干扰，提高了开关变换器的动态响应，改善了系统的稳态性能。综上所述，本发明通过周期内分时复用同一个电感与变频控制策略实现两路电压稳定输出，将输出电压过冲与欠压稳定在一定范围内，并提高动态响应，减少多路之间的交叉干扰，改善系统的稳态性能。

权利要求：1.一种SIDObuck开关变换器，其特征在于，包括采样计算模块、AD转换模块、误差计算模块、PID控制模块、CCB变频控制模块、门极驱动逻辑电路以及PWM模块，其中：采样模块，用于将输出信号从连续时间域上的模拟信号，转换成离散时间域上的离散信号；AD转换模块，用于将采样模块输入的离散信号转换成数字信号，输入至误差计算模块；误差计算模块，接收采样模块输出的离散信号，计算共模参考电压与共模输出电压的差，以及差模参考电压与差模输出电压的差，得出当前的误差，传输至PID控制模块；PID控制模块，包括差模PID控制单元、共模PID控制单元，用于确定输出电压误差值，并得到开关周期的占空比值，确定开关管的通断；CCB变频控制模块，当负载电流发生变化时，系统启用CCB变频控制模块，通过增加输入功率或者减少输入功率，让系统回归到稳态；门极驱动逻辑电路，通过控制输出PWM信号驱动拓扑结构中开关管的通断状态，来调节输出电压值；PWM模块，根据占空比的值，输出相应的PWM信号。2.根据权利要求1所述的SIDObuck开关变换器，其特征在于，该变换器的拓扑结构如下，输入电压为Vin，1支路输出电压为Vo1，2支路输出电压为Vo2，开关周期为TS,主开关管Si的导通占空比为Di，1支路开关管S1的导通占空比为D1，2支路开关管S2的导通占空比为D2，其中：主开关管Si的一端与输入电压Vin的正端相连，主开关管Si的另一端与电感L一端相连；电感L的另一端连接1支路开关管S1和2支路开关管S2，1支路开关管S1的另一端与第一电容C1和第一负载电阻R1连接，2支路开关管S2的另一端与第二电容C2和第二负载电阻R2连接；第一电容C1的另一端和第一负载电阻R1的另一端连接在一起并接地，第二电容C2的另一端和第二负载电阻R2的另一端连接在一起并接地；在两条支路中，1支路先于2支路工作并且两路的工作时序互补，即：D1+D2＝1。3.根据权利要求1或2所述的SIDObuck开关变换器，其特征在于，所述AD转换模块的输出端连接PID控制模块的两个输入端，PID控制模块的另外两个输入端是共模参考电压Vcmref与差模参考电压Vdmref；所述差模PID控制单元中的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路输出电压值Vo1[k]和2支路输出电压Vo2[k]，另一个输入端连接差模参考电压信号Vdmref；差模PID控制单元输出的两个离散占空比信号D1、D2，与PWM模块的输入端相连；共模PID控制单元的两个输入端分别连接AD采样转换单元输出的1支路数字输出电压值Vo1[k]、2支路数字输出电压值Vo2[k]，另一个输入端连接共模参考电压信号Vcmref；共模PID控制单元输出的离散占空比信号Di与PWM模块的输入端相连；PWM模块输出的PWM控制信号分别连接主开关管Si、1支路开关管S1和2支路开关管S2。4.一种SIDObuck开关变换器的数字控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在第k个开关周期的初始，分别采样SIDObuck开关变换器的1支路模拟输出电压Vo1、2支路模拟输出电压值Vo2，经过AD转换模块转换得到相应的数字离散输出电压值Vo1[k]、Vo2[k]；步骤2、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vd[k]，与差模参考电压信号Vdmref进行比较，得到电压误差值ΔVd[k]；差模PID控制单元根据ΔVd[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVd[k-1]、ΔVd[k-2]，用预设的比例控制系数Kp、积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出占空比D1与D2；步骤3、将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vc[k]与共模参考电压信号Vcmref进行比较，得到电压误差值ΔVc[k]，共模PID控制单元根据ΔVc[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVc[k-1]、ΔVc[k-2]，以预设的比例控制系数Kp，积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出主开关管Si的占空比Di；步骤4、PID控制模块将占空比信号传输至PWM模块，输出相应的驱动信号Di,D1,D2，分别传输到主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，以此来调节模拟输出电压值Vo1[t]与Vo2[t]；步骤5、将SIDObuck开关变换器主拓扑结构的支路模拟输出电压经AD采样转换单元再次采样转换，依次经过PID控制模块、PWM模块，形成新的PWM信号控制主开关管Si、1支路开关管S1、2支路开关管S2，循环控制以调节1支路输出电压值Vo1、2支路输出电压值Vo2；步骤6、当检测到支路电流发生变化时，系统进入CCB变频控制模块，此时主开关管Si，1支路开关管S1，2支路开关管S2的导通时间发生改变，即系统的频率发生变化；在CCB变频计算模块中，根据负载突变前后采样的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出新的开关周期时间TC，以及变频期间1支路开关管S1的导通占空比D1和2支路开关管S2的导通占空比D2；在整个变频期间，当负载电流发生正的阶跃时，将主开关管Si设置为导通状态，增加输入功率；反之，当负载电流发生负的阶跃时，将主开关管Si设置为断开状态，减少输入功率；步骤7、进行新稳态计算：根据采样模块获得的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出主开关管Si的导通占空比Di、1支路开关管S1的导通占空比D1，2支路开关管S2的导通占空比D2，然后将计算出来的占空比经过PWM模块生成PWM信号，控制开关管的导通，从而达到稳态；步骤8、变频控制结束以后，各开关管的导通占空比为新稳态下的值，此时控制系统切换为到常规的PID控制，再经由PID控制模块进行调节，使得系统最终达到新稳态；再次对输出电压进行采样，重复步骤1～步骤8进行循环控制开关电源功率管的导通与关断。5.根据权利要求4所述的SIDObuck开关变换器的数字控制方法，其特征在于，步骤3所述将第k周期的1支路输出电压Vo1[k]、2支路输出电压值Vo2[k]的运算结果Vc[k]与共模参考电压信号Vcmref进行比较，得到电压误差值ΔVc[k]，共模PID控制单元根据ΔVc[k]以及前两个周期的电压误差值ΔVc[k-1]、ΔVc[k-2]，以预设的比例控制系数Kp，积分控制系数Ki和微分控制系数Kd的值作为控制参数执行PID控制算法，输出主开关管Si的占空比Di，具体如下：当执行机构需要的是控制量的增量时，采用增量式PID控制，根据递推原理得到:Δuk＝kp[errork-errork-1]+kierrork+kd[errork-2errork-1+errork-2]式中，kp是比例控制系数，ki是积分控制系数，kd是微分控制系数，errork是第k个周期时uk与uk-1的差值；设定各元器件均是理想的，即不考虑开关管的导通压降，电感和电容的寄生电阻；差模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为差模PID控制单元的输入信号，差模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vd[k]与参考电压Vdmref，进行迭代运算，得到支路开关管导通占空比值，具体单次迭代计算过程如下：ΔVd[k-2]＝ΔVd[k-1]ΔVd[k-1]＝ΔVd[k]ΔVd[k]＝Vdmref-Vd[k]ΔD＝kpΔVd[k]-ΔVd[k-1]+kiΔVd[k]+kdΔVd[k]-2ΔVd[k-1]+ΔVd[k-2]D1[k]＝D1[k-1]+ΔDD2[k]＝1-D1[k]其中，ΔD是第k个周期1支路开关导通占空比与第k-1个周期1支路开关导通占空比的差值，D1[k]是第k个周期的1支路开关的占空比值，D2[k]是第k个周期的2支路开关的占空比值,ΔVd[k]为差模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数；共模PID控制单元流程如下：首先将第k周期数字离散输出电压值Vo1[k]和Vo2[k]作为共模PID控制单元的输入信号，共模PID控制单元根据Vo1[k]和Vo2[k]的运算结果Vc[k]与参考电压Vcmref，进行迭代运算，得到主开关管导通占空比值；具体单次迭代计算过程如下：ΔVc[k-2]＝ΔVc[k-1]ΔVc[k-1]＝ΔVc[k]ΔVc[k]＝Vcmref-Vc[k]ΔD＝kpΔVc[k]-ΔVc[k-1]+kiΔVc[k]+kdΔVc[k]-2ΔVc[k-1]+ΔVc[k-2]Di[k]＝Di[k-1]+ΔD其中，ΔD是第k个周期主开关导通占空比与第k-1个周期主开关导通占空比的差值，Di[k]是第k个周期的主开关的占空比值，ΔVc[k]为共模信号的误差，Kp、Ki、Kd分别为PID系数。6.根据权利要求4所述的SIDObuck开关变换器的数字控制方法，其特征在于，步骤7所述进行新稳态计算：根据采样模块获得的电感电流iL和两条支路的负载电流io1、io2计算出主开关管Si的导通占空比Di、1支路开关管S1的导通占空比D1，2支路开关管S2的导通占空比D2，然后将计算出来的占空比经过PWM模块生成PWM信号，控制开关管的导通，从而达到稳态，其中：电容电荷平衡的公式为：io1*D1＝0.5*iL’-io2+iL’-io2+D2*Ts*Vo2L*D2式中，iL’是新稳态下的电感电流，Vo2是2支路的输出电压值，L是电感的参数值。

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