一种峰值电流模式DC-DC转换器控制电路设计

基于中科渝芯40 V双极型工艺,完成了一种峰值电流模式DC-DC电压转换器控制电路的模块设计、芯片版图设计和流片验证,其通用于升压、降压、反相的场景,并可以实现输出电压可调。电路采用峰值电流模式的PWM控制方式,能够更好的提供瞬态特性以及重载下的输出性能。芯片集成功率开关管,采用类三角形分布式发射极版图设计,保证足够发射区面积的同时有效降低了基极电阻,减弱了电流集边效应,弥补了发射极去偏置效应,并且不增加额外面积。实测数据表明:外接1 nF的定时电容可产生约32 kHz的振荡频率,功率开关管关态集电极电流低至52 nA,功率管直流电流增益约为131,基准电压温度系数约为0.09 mV/℃,静态电源电流低,约为2.7 mA。

峰值电流模式变换器自适应斜坡补偿电路设计

峰值电流模式变换器工作于CCM模式且D>0.5时,存在开环不稳定性等问题,必须进行斜坡补偿。针对常规的斜坡补偿方式所存在的缺陷,设计了一种补偿量自动适应输入输出电压变化的斜坡补偿电路。利用MOS管工作于线性区的压控电阻特性,实现了在整个占空比区间内自动适应、优化的斜坡补偿,与传统的设计相比,自适应斜坡补偿对系统带载能力、瞬态响应的负面影响减至最小,改善系统性能,增加系统稳定性,是进行斜坡补偿的最佳方案。最后给出仿真结果。

峰值电流模式控制非理想Buck变换器系统建模

为提高开关变换器系统建模的精度,减少模型与实际电路之间的偏差,更好地指导系统芯片设计,基于能量守恒法和开关元件平均建模法,考虑各元件等效寄生参数及电感电流纹波等非理想因素的影响,加之输出电流波动对电路性能的影响,建立包含输出阻抗的非理想Buck变换器功率级小信号模型。在此基础上,对峰值电流模式控制非理想Buck变换器的控制环路进行了非理想参数建模,最终建立起整个峰值电流模式控制的非理想Buck变换器系统小信号模型。通过模型分析以及在Matlab中的仿真可以看出,所建模型直观、有效、实用,且物理意义清晰,能够更加准确地反映实际电路的工作情况。

峰值电流模式控制数字移相全桥变换器的分析与设计

建立了数字控制峰值电流模式下移相全桥变换器的离散域模型,并分析了斜坡补偿、漏感和数字控制延时对数字移相全桥系统稳定性的影响。基于模型,使用直接数字设计方法设计系统的补偿网络,并对比了直接数字设计和改进型数字重设计方法。实验结果表明了所建立的模型和设计方法的正确性。

逆变弧焊电源峰值电流模式双闭环控制系统

采用电压模式单闭环控制系统的逆变弧焊电源,系统动态响应速度慢,不能对主电路功率器件进行实时电流控制,中频变压器无抗偏磁能力,因此可靠性较差。所研制的逆变弧焊电源采用双闭环控制系统,内环实现了在每个开关周期对功率器件的峰值电流进行实时控制,提高了系统动态响应速度,消除了中频变压器偏磁现象;外环控制输出的平均电流,提高了输出电流的精度和系统的可靠性。

控制关断时间的峰值电流模式准PWM控制方法

为使采用峰值电流模式控制方法的电流环在不做斜坡补偿的情况下能在很宽的占空比范围内稳定工作,文中提出了控制关断时间的峰值电流模式准PWM控制方法。该方法通过输入输出电压或占空比的反馈独立控制关断时间以维持开关周期的恒定,并使电流环电感电流扰动偏差无法再逐周期传递,从而消除了次谐波振荡的可能。由于峰值电流限值本身的纠偏作用,电流环电感电流的扰动偏差在单周期内即可被消除,动态调节时间极短,因此应用此方法的电流环具有高度的稳定性和快速性。仿真与实验结果验证该控制方法及其分析的正确性。

峰值电流模式降压DC／DC变换器芯片设计

设计了一种基于UMC0.6μmBCD工艺的降压DC／DC转换芯片。采用固定频率脉宽调制（PWM）、峰值电流模式控制结构以提供优良的负载调整特性和抗输入电源扰动能力；在电流检测输出加斜坡补偿消除峰值电流模式次谐波振荡；设计增益较高、带宽较大的电压反馈误差放大器以提供大的负载调整率和提高负载的瞬态响应能力；设计高单位增益带宽的PWM控制器以适应高开关频率工作的要求，同时提高转换效率。系统仿真结果表明，在4～20V的输入电压范围内，芯片的开关频率为600kHz，开关电流限制值为1.8A，典型应用下转换效率高达90％，并具有良好的抗输入扰动和负载调整能力、快速的瞬态响应能力、小的输出纹波等特点。

基于峰值电流模式的同步Buck变换器的数字控制

研究同步Buck变换器的连续时间模型和离散时间模型,分析了变换器工作于峰值电流模式控制下负载恒定和负载动态变化的闭环系统,应用全状态反馈设计闭环系统的控制策略,使用PSPICE软件对设计电路进行搭建,仿真结果表明,设计的动态跟踪系统不仅能实现闭环极点的任意配置,而且能跟踪参考给定值并实现零稳态误差。最后,用Matlab分析了与负载变化相关的闭环极点灵敏度。

一种峰值电流模式下的轻载高效Buck转换器设计

提出了一种峰值电流模PWM下的轻载高效Buck DC-DC控制方案,该方案采用了峰值电流开关和采样保持电路,实现宽负载范围内很高的转换效率.其中峰值电流开关用以检测负载电流大小,作为轻载或者重载模式的判定;采样保持电路会在轻载模式下工作,通过控制误差信号的变化量来循环开启或者关闭转换器,完成对转换器的开关频率调制.采用0.5μm BCD工艺,仿真结果显示在输入电压12V,输出电压3.3V下,最高有96%的转换效率,而在10mA负载下依然能保持80.3%的转换效率.

峰值电流模式控制中斜坡补偿应用

针对峰值电流模式控制易出现电路工作不稳定的问题,先阐述了问题产生的原因,然后采用了在误差放大器的输出叠加负斜率斜坡补偿和在电流检测信号上叠加正斜率斜坡补偿两种解决方法,通过分析,这两种方法都可以稳定电路的输出,最后给出了一种具体的斜坡补偿实现电路。

峰值电流模式的移相半桥三电平DC/DC变换器闭环系统建模研究

半桥三电平变换器拓扑解决了PFC技术带来的功率管应力过高问题,非常适合于大功率高压输出场合,峰值电流模式采用电压外环,电流内环的双环控制,是开关电源闭环系统最实用的控制模式。对移相半桥三电平DC/DC变换器进行了小信号建模分析;建立了峰值电流内环和电压外环的小信号传递函数,在此基础上给出了峰值电流模式的移相半桥三电平变换器闭环系统结构图,推导出相关闭环传递函数;给出了补偿网络参数设计步骤;对建立的双闭环系统模型进行了MATLAB仿真,结果表明经过补偿后的闭环系统具有满意的性能指标。

峰值电流模式中斜坡补偿的设计

讨论了峰值电流模式PWM降压型变换器中斜坡补偿的基本原理,设计了一个频率可变的斜坡补偿电路。当占空比D<50%时,斜坡补偿电路输出斜率固定的信号;当D>50%时,斜坡补偿电路输出的信号斜率与D成正比,有效的避免了过补偿现象。电路基于0.18μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,该斜坡补偿电路能够给出良好的斜坡补偿信号,保证变换器系统工作在稳定状态。

开关电源峰值电流模式次谐波振荡研究

对峰值电流模式开关电源的次谐波振荡进行了系统研究,包括其产生原因、导致后果、解决方法及具体电路实现。定性分析了次谐波振荡产生的原因,从2个角度分别定量地对其进行深入研究,分析了上斜坡补偿和下斜坡补偿2种避免次谐波振荡的方法,并基于3种最基本的开关电源拓扑(Buck,Flyback和Boost)给出了具体的斜坡补偿电路,采用Hspice仿真得到不同斜率的斜坡补偿信号和自调节斜坡补偿信号。

峰值电流模式控制BoostPFC变换器斜波补偿设计

峰值电流模式控制Boost PFC变换器中存在着丰富的非线性行为,为了控制以削弱不稳定现象的范围,工程上通常采用斜波补偿的方法,但完全靠设计经验。以非线性系统理论的分叉控制观点给出了系统稳定性的临界参数条件及判据,推导了斜波补偿法的参数选择公式,为设计电路时的参数选择提供了理论依据,对实际产品开发具有一定的指导意义。

占空比反馈调节的峰值电流模式准PWM控制方法

峰值电流模式PWM控制方法在开关电源设计中被广泛采用。文中提出一种新的峰值电流模式准PWM控制方法,即占空比反馈调节的峰值电流模式准PWM控制方法。采用该控制方法设计的电流环不再存在电感电流次谐波振荡问题,无需谐波补偿,具有高度的稳定性,且可单周期内消除当周期的扰动偏差快速进入新的稳定状态,动态调节时间极短,具有极好的快速调节性能。仿真与实验结果验证了分析的准确性。

基于峰值电流模式的零电压软开关弧焊逆变器

针对目前弧焊逆变电源存在的问题 ,采用一种新型软开关电路拓扑 ,结合移相控制软开关技术和电流峰值控制技术 ,研制了基于峰值电流模式的零电压软开关弧焊逆变器。测试结果表明 ,该逆变器能够实现全范围软开关 ,并且具有良好的限流和自校正能力 ,可有效地解决功率变压器的偏磁问题。

峰值电流模式非理想Boost变换器建模

应用能量守恒法建立了非理想Boost变换器的小信号模型,在该电路拓扑结构的基础上引入了峰值电流模式控制,并进一步推导出含有斜坡补偿的情况下电路等效功率级的精确模型,该模型具有更高的精度;然后以峰值电流模式Boost变换器为基础,针对该电路存在的缺点设计了电压控制器补偿网络,使得补偿后的系统具有更好的稳定性,并通过MATLAB软件仿真验证了该方案的优点和利用价值。

一种正激变换器的峰值电流模式控制器的设计

对正激转换器的工作特点进行了阐述.通过状态空间平均法,构造了正激转换器的小信号模型.设计的控制器使用在此转换器中的带宽为10 kHz,并具有足够的相位裕量.最后构造了正激转换器的闭环仿真模型,证实了其动态性能.仿真结果表明了该设计的可行性.

一种用于峰值电流模式的锁存比较器设计

设计了一种宽输入共模范围的比较器,用以处理高端电流检测中大共模信号的问题。通过采用预放大器和锁存器结构,优化了传输延时,提高了电路的分辨率及工作速度。基于0.5μm工艺,采用Cadence软件对电路进行仿真。结果表明,该电路可以处理轨到轨的共模输入电平,其最大可处理共模输入电平可跟随输入电压变化。当开关电源频率为1 MHz时,比较器电路的分辨率达到0.1 mV。

采用峰值电流模式的全桥移相控制DC/DC变换器

提出一种峰值电流模式全桥移相控制DC/DC变换器。根据该系统的拓扑结构 ,建立了小信号模型 ,提出了系统的优化目标 ,并通过仿真对系统的性能指标作了分析 ,最后给出了实验结果。