低纹波空间可调高压电源设计

为了满足空间探测载荷(如质谱仪和能量粒子探测器等)对高压电源输出纹波的要求,设计一款小功率、低纹波、最大输出电压为10 kV的可调高压直流电源。设计中使用罗耶架构的逆变器和倍压整流电路,利用反馈回路,使纹波电压峰峰值小于2 V;使用51系列单片机控制电源输出电压,监测电源的工作状态。除在原理设计方面降低输出电压纹波外,还提出其他降低输出电压纹波的措施。测试结果表明,所设计的高压电源具有输出电压稳定可调、纹波低的特点,可以满足空间探测载荷对高压电源的基本性能要求。

应用于轨到轨运放的一种低纹波电荷泵

运放电路通常采用互补差分输入对的方式实现轨到轨输入,但输入级跨导的波动增大了运放设计难度。针对轨到轨运放输入级跨导恒定的问题,设计了一种宽输入范围低纹波电荷泵。利用振荡器产生时钟信号,控制数字逻辑电路,生成五对时钟不交叠的开关控制信号,来交替开启和关闭泵电容,在开关交替期间对泵电容进行预充放电,从而规避时钟馈通效应,降低输出纹波。电路使用0.35μmBCD工艺。仿真结果表明,在时钟频率为10MHz、负载500μA时,电荷泵输入电压2~5V,输出均可提升1.5~1.6V,输出纹波低于3mV,提高了电路内部电源的稳定性。

基于Buck-Boost逆变电路的低纹波可调直流稳压电源控制方法

为克服传统低纹波直流稳压电源的主电路拓扑结构存在电路结构复杂、体积大等不足,提出一种基于Buck-Boost逆变电路的新型可调直流稳压电源拓扑结构,用Buck-Boost逆变环节取代传统结构中高频逆变和变压器升压两个环节,此结构相较于传统结构,在电路结构上可以得到明显的简化。为实现该新型可调直流稳压电源输出低纹波、高稳定度直流电压的要求,针对其Buck-Boost逆变电路提出采用基于比例积分-矢量比例积分的复合控制方法,即以Buck-Boost逆变电路中电容电压和电感电流作为状态变量,并以电感电流为控制内环,电容电压为控制外环,通过对两个闭环采用比例积分-矢量比例积分复合控制方法,实现对两个状态变量的解耦控制,最后通过仿真与实验对其效果进行了验证,同时与传统低纹波直流稳压电源进行了对比分析。结果表明,文中提出的基于Buck-Boost逆变电路的新型可调直流稳压电源拓扑结构及针对该拓扑结构所提出的控制方法不仅输出直流电压纹波小、稳态精度高、动态性能好同时还具有电路结构简单且输出直流电压任意可调等特点,因而具有较好的应用价值。

基于0.18μm工艺的低纹波电荷泵电路设计及仿真分析

针对传统电荷泵较低负载能力和较高纹波的问题,基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,设计一款四相非交叠时钟的低纹波电荷泵电路。电荷泵主体电路由2个四相时钟控制的全PMOS电荷泵交叉耦合构成;通过优化时序信号输入,降低传输管的导通电阻,减小传输损耗和尖峰脉冲,提高输出效率,同时压缩输出纹波;采用动态衬底偏置结构以消除体效应影响,提高各级升压电路的稳定性,进一步减小输出纹波。仿真结果表明,在电源电压为1.8 V、负载电流为5 mA时,电荷泵输出电压值约为5 V,上升时间约为3.67μs,电压纹波仅为5.4 mV,表明本设计可以满足高可靠堆叠闪存芯片的电压需求。

基于堆叠滤波结构的高电压比低纹波隔离型DC-DC制氢变换器

氢能是未来新能源电力系统中一种重要的储能方式,DC-DC制氢变换器则是连接新能源系统直流母线和电解槽的关键设备。在制氢这种大电流应用场景中,现有的大电流DC-DC变换器拓扑通常难以兼顾高效率、高电压转换比和低输出电流纹波等指标要求。为此该文提出一种基于堆叠滤波结构的DC-DC制氢变换器,该堆叠滤波结构是简单的软开关电路,具有低功耗特点,可并联于变换器输出侧有源补偿输出电流纹波,使得纹波消除不再依赖繁重的无源滤波器和高开关频率,从而提升变换器效率。此外,提出一种半波导通控制方式,该控制作用于变压器二次侧的两相交错Buck电路,可有效提高变换器的电压转换比。分别对提出的制氢变换器的拓扑原理、控制方式、参数选取和性能进行了详细的理论分析,最后通过PSIM仿真和240 W/20 A的实验样机对DC-DC制氢变换器进行了验证。

-70kV高压低纹波电源的电路特性分析

首先,介绍了高压电源的基本工作原理,提出了倍压整流电路的等效电路。然后,讨论了谐振元件参数选择与低纹波实现之间的关联,指出变压器原边峰值电流与谐振电感参数是决定电路性能的重要因素。最后,推导了可用于实现输出电压低纹波的计算公式,给出满足设计需求的低纹波高压电源主要元器件参数,并且给出了仿真与实验结果。所提方法可精确反映这种高压电源的电路特性。

一种宽负载范围低纹波高效率能量收集系统

针对环境能量收集系统输出电压纹波高以及效率随负载变化等缺点,提出了一种在宽负载范围内转换效率高且输出电压纹波低的能量收集系统。该系统基于最优化导通时间(OOT)控制方法对输出纹波进行调控,解决了传统控制方法在小负载电容和轻载情况下纹波较大的问题;此外,基于自适应系统时钟频率(ACF)控制方法改善了传统方法在轻载时效率大幅度下降的问题,实现系统在较宽负载范围内保持较高的效率。采用180 nm CMOS工艺对能量收集系统进行设计验证。仿真结果显示,所设计的能量收集系统在1 mA负载电流范围内峰值效率为89.75%,最低效率为83.75%,其最低效率比同类系统提高了7个百分点以上;在0.2μF负载电容下纹波从177.96 mV下降到23.56 mV。

一种移相时钟驱动的低纹波四相位电荷泵设计

针对传统的四相时钟电荷泵纹波大的缺点,提出了一个通过移相时钟分时驱动的新型电荷泵结构.电荷泵主体采用两组互补并联结构的四相电荷泵,输出级采用交叉耦合结构,消除了最后一级阈值电压损失,此外在每级输出节点增加二极管连接的NMOS作为辅助管,增加预充电,缩短建立时间.该电荷泵系统不同于传统的单一时钟驱动电荷泵,采用移相时钟驱动多支路并联电荷泵,分时对输出节点进行充电,以降低负载电容充放电时间,降低输出电压纹波.基于SMIC 65 nm工艺的Cadence Spectre仿真结果表明,该电路输入电压为1.8 V,时钟为50 MHZ,输出目标电压10 V,负载电容50 pF,在400 uA的电流驱动能力下,输出电压纹波最大仅为2 mV.具有低纹波的优点.

应用于Flash存储器的一种高效低纹波电荷泵设计

针对交叉耦合型电荷泵电荷回流的问题,本文提出了一种新型六相位电荷泵结构,电荷泵的主体由3个NMOS管和3个泵电容组成。考虑到时钟驱动能力对电荷泵性能的影响,设计通过增加额外的时钟驱动模块实现四相位到六相位的时钟转换,从而减小电荷泵的上升时间并改善输出电压。此外,电路采用并联双支路结构减小输出电容的充放电时间间隔,以减小输出纹波。基于0.13μm工艺的仿真结果表明,在时钟频率为20MHz,负载电容为50pF,负载电流为300μA的条件下,该电路可以实现3.3V到15V的电压转换,效率可达到67.7%,输出纹波仅为38.5mV。

小体积低纹波DC/DC变换器设计

介绍了一种小体积低纹波DC/DC变换器的设计过程。依据设计目标参数,对设计方案进行选择,介绍了正激式拓扑结合反相器方案中主要器件选型和设计以及调试遇到的问题。改进设计方案,通过反激式拓扑和低压差稳压器相结合实现了小体积低纹波的DC/DC变换器设计。

200kV低纹波高稳定度直流高压电源

直流高压电源在科学实验和工业生产中有着广泛的运用，传统高压直流电源是通过工频变压器直接升压，再经整流滤波得到所需要的高压，普遍存在精度低、调整复杂、纹波系数大等诸多缺陷。本系统基于全桥逆变、倍压整流和脉宽控制技术，设计了用于电子束离子阱装置的直流高压电源，采用高频逆变、正负双向倍压整流、电压电流双环控制等方法，实现了直流高压输出。结果表明，所设计的直流高压电源具有稳定性好、纹波小、可靠性高、系统安全等特点，最终输出的电压在o～200kV连续可调，纹波和稳定性都小于0．01％，满足实验需求。

HL80型低纹波系数大电流程控恒流源研制

HL80型大功率恒流源采用闭环实时串联线性调整技术实现输出电流的恒流控制,应用三相交流调压模块调控电源变压器的初级电压,以可编程控制器与触摸屏配合实现图形化的交互式操作界面,采用以太网构成通讯控制网络。当负载在2.0-3.0Ω之间变化且输出电流在20-80 A之间变化时,HL80型恒流源的调整管压降可控制在（8±2）V范围内,输出电流稳定度优于0.12%,纹波系数优于0.11%。样机实现万次拷机实验无故障。

大功率低纹波稳定电源用直流有源滤波器

介绍了一种高精度、低纹波稳定电源用直流有源滤波器的工作原理和控制方法 ,在此基础上研制了实验装置。实验结果表明 ,由无源滤波器和有源滤波器构成的混合型滤波器能大大降低稳定电源的电流纹波和提高电源的稳定性。一台实际的工业装置测试表明 ,其纹波能达到 10ppm。

一种新型低纹波高精度数控直流电流源

针对普通直流电流源普遍存在的精度低、调节范围小、稳定性差等缺点,设计了一种新型低纹波高精度数控直流电流源.该系统以AT89S51单片机为核心,采用串联反馈调整结构,以TLV5618产生基准电压,HD7279作为键盘显示接口,采用汇编语言和C语言混合编程实现偏差补偿和人机交互功能.实际测试表明,该电流源可实现20～2 000 mA范围内步进1 mA的精确恒流输出调整,纹波电流低于0.1 mA,且具有良好的交互性.

一种低纹波输出非标准正弦电流有效值转换电路

首先介绍了目前用于电流有效值转换的方法,分析了每种方法的特点,并以AD637芯片为核心搭建了典型应用电路,通过输入方波信号,发现其输出纹波含量较高,输出结果含有较大误差。在AD637典型应用电路的基础上搭建了基于Sallen-Key滤波电路的非标准正弦电流有效值转换电路,并通过优化滤波电路的参数,使得输出纹波含量降低为典型应用电路的10%以下,提高了非标准正弦电流信号有效值转换的精度。

低纹波双电池直流稳压电源设计与实现

为实现供电电源的低纹波输出,采用纹波控制方法,设计了一种双电池充供欠满自主切换的低纹波直流电源,并对电源进行纹波特性测试。原始信号通过电压采集电路传输给控制主电路,控制主电路依据采集到的电压信号和继电器开关的通断原则来控制充供电选择电路,可供电电池通过线性电压调整电路即可实现一路5 V和两路可调电压输出,实现了从充电到供电的低纹波直流稳压输出。电源纹波测试采用同轴电缆测试装置,测试数据表明:低纹波直流稳压电源运行状况良好,输出电压稳定,与其他直流电源相比,在纹波控制方面具有较大优势。

新型低纹波高压直流电源的设计

研究提出了一种新型的低纹波高压直流电源电路结构,该电源采用电压互补的工作原理,将两路独立输出电压相同、相位相差90°的半桥逆变电路并联后输出,使其输出电压并联互补,以达到减小直流输出电压脉动的目的.在介绍该电源工作原理和控制方式基础上,并依据该方案研制了一台小功率样机,结合实验波形,证实了该方案的可行性.

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器

为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。

复合控制型低纹波PWM AC／DC-DC变换器

在PWM AC／DC-DC变换器中,通常采用大电容滤除前级整流产生的纹波。但在某些应用场合,滤波电容不能太大。如果只用较小的电容滤波,变换器输出电压的纹波较大。本文提出了前馈及局部负反馈控制方案,即利用变换器直流中间环节的纹波移相控制芯片UC3875的移相角,使输出电压产生与采用这种方式前反相的纹波,调节这种纹波的幅度就可以减小输出电压纹波,在此基础上,本文增加了局部负反馈环节,进一步降低纹波。仿真和实验结果表明了方案的可行性。

开关电源低纹波设计研究

本文提出了一种基于开关电源原理的极低纹波电源的设计方案,该方案不仅克服了线性电源体积大、效率低等致命弱点,同时还能够将输出纹波控制在极低水平。