随着大数据和人工智能的迅猛发展，数据中心已成为现代社会的“数字大脑”，在推动数字化进程中发挥了重要作用。为应对数据中心对电源的苛刻需求，如低电压(<1V)、大电流(>1000A)、快瞬态(>1000A/μs) ，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心(CiPES)王浩宇团队此前提出了电流模式恒导通时间(COT)控制多相串联电容跨电感式稳压器，能够结合串联电容、跨电感式稳压器(TLVR)和电流模式恒导通时间(COT)控制技术，显著提升电源系统的降压比与动态响应性能。但对于这样一个高度耦合且非线性的复杂系统，传统方法难以精确构建其小信号模型。而小信号模型是评估和优化系统性能、确保其稳定性和可靠性的重要工具。
图1 多相电流模式 COT串联电容式TLVR系统结构。该系统的功率级包括相互耦合的电容和电感结构，难以直接分析其频率响应；同时控制端的非线性特性使得传统方法的分析在高频处失去准确性。
针对上述难点，上海科技大学王浩宇团队近日提出了针对多相电流模式COT串联电容式TLVR系统的小信号模型。研究利用相与相之间的差模信号相互抵消，建立了串联电容式TLVR结构的共模解耦模型。在此基础上，研究采用描述函数法，对系统控制环路进行线性化处理，实现了在较低计算量下的高精度小信号建模。所建立的模型体现了新型电源
转换器在稳定性和负载瞬态响应方面的显著优势。为验证模型的准确性，研究团队开展了相应的仿真与实验，结果表明该模型在高频条件下依然保持了良好的准确性。
该成果以“Small-Signal Modeling and Loop Analysis of Ultrafast Series Capacitor Trans-Inductor Voltage Regulator with Constant On-Time Control”为题发表于电力电子领域国际期刊IEEE Transactions on Power Electronics。信息学院2023级硕士研究生李晨曦为第一作者，王浩宇教授为通讯作者，上科大为第一完成单位。
图2 所提出的小信号模型以及实验测试环境
