大负载高功率振动能量收集同步整流方法

针对振动能量收集电路整流二极管损耗大、非线性电路控制复杂以及优化负载不高的问题,提出了大负载高功率振动能量收集同步整流与电荷提取方法。通过同步电感翻转电压提高整流电压,采用短时能量提取缩短整流器件导通时间,减小能量损耗,实现高功率能量收集。基于压电等效模型设计了自供电同步整流与电荷提取电路(self-powered synchronous rectification and electric charge extraction,简称SP-SREE),对一个振动周期电路各工作阶段进行分析,推导出SP-SREE电路理论收集功率,并对电路进行功能测试和负载功率特性测试。理论分析与实验对比表明,所提出的方法在大负载下具有更高的收集功率,可为机械振动无线传感器网络等能源受限场景下自供电提供重要参考。

CLLC谐振变换器同步整流软开关失效分析与应对

同步整流(SR)是提高CLLC谐振变换器运行效率的有效方法,但由于功率管寄生电容等因素的影响,同步整流存在软开关失效的风险。因此,为同时实现同步整流和软开关,在变换器副边不控整流的基础上,分析了不同运行状态下同步整流软开关的失效原因,以及软开关实现的有效范围。提出了不同运行状态下的同步整流数字控制方法,可在保证实现同步整流软开关的同时,提高同步整流的运行范围,从而保证变换器在不同运行状态下的运行效率。同时,改进了不同运行状态下同步整流开通和关断时刻的计算方法,使得同步整流的控制无需电流传感器和其他额外硬件电路的参与,可应用于原本无同步整流控制相关硬件的双向CLLC谐振变换器中。搭建了实验平台,验证了所提方法的有效性。

基于氮化镓的反激同步整流DC/DC变换器设计

给出了一种适合低轨商用航天的中小功率DC/DC变换器的设计方法。该方法采用了反激同步整流拓扑和表贴器件,可以覆盖常见的航天用中小功率单路及多路输出DC/DC变换器需求,具备低成本、高性能、高可靠、可批量化生产的优点。为了进一步提高转换效率和功率密度,还应用了氮化镓GaN(gallium nitride)功率开关。并且对不同工作条件下拓扑中主要功率器件的损耗进行了计算和对比分析。最后,以一款宽输入电压范围(23~47 V),输出5 V@30 W的电源变换器为例对所提方法进行了验证。

一种基于误差累积电路的自适应同步整流控制方案及其实现

针对LLC传统同步整流方案整流精度不高、自适应同步整流方案精度高却需要高成本的高速数字控制器的缺点,设计了一种误差(同步整流管导通损耗)累积电路,通过低成本的MCU和V-I积分电路,将N个周期内同步整流管的续流时间累积为一个电压信号,与设定值相比较以决定下N个周期同步整流管的调整策略。在仿真测试中,同步整流管占空比稳定在47.7%,关断同步整流管后体二极管续流时间小于2 ns,较好地满足了高效率、低占空比损失以及低成本的设计要求。

带自驱同步整流的半无桥PFC电路技术研究

半无桥双Boost功率因数校正(PFC)电路能够获得更高变换效率,同时不增大共模噪声,但输入交流端的返回电流在引入的二极管上产生额外的损耗,降低了电路的变换效率。研究用MOS管替代二极管,其导通时具有极低阻抗短路与其并联的MOS管(或其体二极管)和电感器支路,返回电流绝大部分流经MOS管,从而降低导通损耗,提高变换效率;同时MOS管及其体二极管为共模噪声提供低阻抗通路,共模噪声水平未发生改变。给出了电路工作过程和设计准则,并用电路仿真验证了分析的正确性。最后,研制出1.5 kW原理样机,验证了该电路能够进一步提高变换效率。

同步整流电路中控制器选型与应用研究

同步整流电路,是采用导通电阻非常低(mΩ级)的功率MOSFET,代替普通整流二极管以降低功率损耗的一种技术。同步整流控制芯片是该电路的大脑,当使用功率MOSFET作整流管时,需要栅极电压和被整流的电压相位保持同步才完成,同步整流电路可以很大程度上提升DC/DC变换器的效率。该文设计一款输出功率为24 V/8.3 A的AC/DC电源,基本拓扑为LLC半桥谐振电路和同步整流电流电路,重点讨论同步整流电路选型与设计应用。

同步整流电路中SGT MOSFET尖峰震荡的优化设计

针对同步整流电路中屏蔽栅沟槽型场效应晶体管(Shielded Gate Trench Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,SGT MOSFET),在工艺加工过程中形成的热氧结构导致控制栅极电压尖峰震荡幅度大、电路能量转换效率低等问题,提出了一种SGT MOSFET电压尖峰震荡的优化设计。采用电路仿真的方法,以分析电容对电路电压开关震荡的影响;采用拉偏结构参数的方法,以确定器件的工艺参数;采用增加湿法刻蚀屏蔽栅多晶硅和注入多晶硅两道工艺的方法,以消除热氧结构,减小器件电容,从而减小器件在电路中的电压尖峰震荡幅度和时间,提升电路的能量转换效率。实验结果表明,优化设计后的栅漏电容减小了约43%,控制栅极电压的尖峰震荡降低了约56%,电路能量转换效率提升了约4.6%,器件剖面扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)图表明,所提设计方法可以消除SGT MOSFET的热氧结构。

一种适用于模块并联的同步整流驱动电路

该文提出一种适用于模块并联工作的高效率的同步整流驱动电路.采用这种驱动电路,同步整流的波形和驱动损耗可以做到和自驱动一样的效果,同时又解决了多个模块并联时会产生短路的问题.此外,采用这种驱动电路还可以调节驱动电压幅度的高低.文中从时域和频域两个角度对此电路进行了详细的原理分析.采用所推荐驱动电路的36～75V输入,1.8V/600A输出,四分之一砖标准的模块电源效率高达90%以上.最后,仿真结果验证了该电路调节同步整流驱动电压幅度的功能.

同步整流技术的新进展

１前言开关变换器的损耗主要有３部分：功率开关管的损耗、开关变压器的损耗和输出高频整流管的损耗。对通讯用二次电源而言，整流管的损耗尤其突出。这种电源输出采用低电压、大电流的供电方式，如５Ｖ／２０Ａ、３．３Ｖ／２０Ａ等系列。若采用肖特基二极管整流，由于肖...

基于TL494的同步整流Buck稳压电源设计

设计了一款基于TL494的同步整流Buck稳压电源。该设计通过控制单片机端PWM占空比,经LPF滤波器将PWM信号转变为直流电压信号,从而由TL494产生PWM信号控制同步整流管的占空比,实现电压0至30 V稳定连续可调输出。输出采样电路将电流值经放大后传送给单片机和TL494,当电流超过5 A后,MOS管关断,实现过流保护。经实验测量表明,在输入电压48 V、输出电压30 V、输出电流5 A的情况下,该设计负载调整率小于1%、输出纹波低于50 mV、效率高于96%,满足基本数控要求。

基于同步整流控制器的ZVS反激开关电源技术分析

与准谐振电源相比,传统的零电压开关(ZVS)反激电源可进一步降低开关损耗,但其不利之处是线路复杂,成本上升。本次提出的基于同步整流控制器的ZVS控制策略可实现零电压导通,无需额外附加辅助开关和辅助绕组,具有很好的应用前景。在介绍其工作原理的基础上,给出了仿真结果,并分析了其各时间阶段的工作过程。最后,通过实际系统电路的测试验证了该方法可显著降低开关管的损耗,实现较高的工作效率,并具备成本优势。

串联谐振变换器中提高同步整流效率的研究

当输入电压偏离特定值时,有源箝位零电压开关的脉宽调制ZVS-PWM(ZeroVoltageSwitch-PulseWidthModulation)控制串联谐振变换器效率会严重下降。为解决这种效率下降,使用了带有分立电感和偶合电感的倍流型同步整流电路模型,并分析了其稳态特性。通过实验,比较了中心抽头型和偶合电感型效率变化曲线。通过分析和比较,得出结论:提出的整流电路在一个较大输入电压范围内和低输出电压、大输出电流的负载条件(3.3V,5A)下,其效率高达85%。

同步整流技术的特点与分析比较

同步整流技术在低压大电流开关模块电源领域得到了广泛的应用。文章从同步整流器件、主要电路结构以及工作方式等三个不同的角度,对同步整流技术进行了分析和比较,以便能够更好的理解和应用同步整流技术。文章最后给出了采用PWM控制、输出3.3V/8A的同步整流反激变换器的实验波形。

混合式LLC电路谐振与同步整流数字式控制

针对LLC电路混合式控制的特点,对频率控制和移相控制进行了数字控制的分析与建模。根据混合式LLC电路整流电流总处于断续状态的特点,分析得出输出电压与同步整流驱动占空比呈单峰值的关系,并以一种无需传感器的方法实现电路的同步整流控制,应用最优梯度滞环比较搜索法,能快速准确的搜索到同步整流最优驱动点。最后为减小谐振与同步整流间的控制干扰,利用数字式控制能储存谐振控制频率和相位的优点,对同步整流控制进行解耦,很好地提升了系统的动态性能。以一个输出20A/3.3V实验样机验证论文控制策略的正确性。

同步整流反激逆变器研究

研究了由两路双向反激直流变换器输入并联输出串联构成的反激逆变器。在连续工作模式的反激逆变器的基础上,提出同步整流控制方案,即输出功率较大时实现同步整流,较小时实现零电压开通,大大简化了传统电流源高频链逆变器的控制方案,从而有效地降低了整流二极管导通损耗,将整机效率提高到85.8%。研究内容包括工作模式、控制策略、关键参数设计准则、同步整流或零电压开通的实现和边界问题。原理试验样机验证了该逆变器及其控制策略的正确性和先进性,证实其适合于低压大电流变换场合。

同步整流技术在ICPT系统中的应用

将同步整流(SR)技术引入到ICPT系统中,以解决ICPT系统二次AC-DC电路采用二极管整流(DR)时,系统整体效率较低等问题。本文针对SP型ICPT系统,分析了二次AC-DC电路基于同步整流技术的工作原理。结合系统的谐振特性,提出了在无需其他辅助电路的条件下,AC-DC同步整流电路ZVS软开关控制方法。结合频闪映射方法及周期不动点理论,给出了ZVS软开关工作周期的计算方法。实验验证了本文ICPT系统同步整流技术的可行性。通过同步整流与二极管整流方式的实验对比,结果表明,采用同步整流方式可有效提高系统效率,减小散热器体积及重量,提高系统的功率密度。

同步整流下对称半桥倍流变换器的建模与分析

在考虑主开关管、同步整流管以及变压器损耗等问题的情况下,建立了同步整流下对称半桥倍流变换器新的数学模型并进行了分析。首先,研究了变换器的工作过程,导出状态方程;其次,应用状态空间平均法对变换器进行系统分析,得到较为精确的小信号系统模型;最后,结合实例对系统的精确模型给出了频域仿真和设计结果。仿真结果表明,与未考虑各种寄生参数的模型相比,这种新的模型更符合电路工作情况,且具有更大的精度。

LLC谐振电路无传感器同步整流控制策略

针对同步整流驱动优劣改变会引起LLC谐振电路输出电压变化的特点,分析推导出了LLC电路输出电压与同步驱动时间成单峰关系曲线,根据峰值两侧驱动时间改变造成输出电压不同变化率的特点,提出一种无传感器同步整流控制策略。研究了LLC电路三种工作模式下的同步整流驱动时间调节策略,同时为实现同步整流快速调节,采用了变步长调节模式,最后分析了同步整流调节与谐振调节之间的动态关系。搭建了一个36～72V输入,1V/20A输出的实验样机用以验证控制策略正确性,实验结果表明对LLC电路在不同输入和负载条件下都可实现同步整流。

一种新颖的同步整流驱动电路

电荷自维持电路可以较好地解决双管正激变换器、谐振复位正激变换器、RCD 复位正激变换器等拓扑同步整流采用自驱动方案而出现的死区问题。该文提出了一种新颖的电荷自维持电路,它比现有的电荷自维持电路在结构上更加简单,共态导通的时间更加短,抗干扰能力更强,驱动损耗更小。最后通过实验验证了该电路的有效性和实用性。

同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析

作者运用能量守恒原理 ,考虑电感电流的纹波和开关器件的导通损耗 ,把非理想功率开关等效为理想开关与开通电阻的串联 ,理想开关由受控源替代 ,推导了同步整流Buck变换器在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型 ,导出了开环传递函数 ,进行了计算机仿真分析 ,结果令人满意。该建模分析方法的优点是考虑了电感电流的纹波和变换器的寄生电阻 ,模型直观、物理意义清晰 。