断续导电模式Buck变换器双脉冲跨周期调制技术

提出一种新的控制开关功率变换器的调制技术:双脉冲跨周期调制(dual pulse skipping modulation,DPSM)技术。不同于脉冲跨周期调制(pulse skipping modulation,PSM)技术采用单控制脉冲实现输出稳压,DPSM技术把单控制脉冲扩展为双控制脉冲,可克服PSM控制的开关功率变换器存在较大输出电压纹波的缺点。以工作在断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)下的Buck变换器为例,说明DPSM技术的工作原理和控制规律。仿真和实验结果表明,有着良好瞬态性能的DPSM Buck变换器与PSMBuck变换器相比具有较低输出纹波,与脉冲序列(pulsetrain,PT)控制Buck变换器相比具有较宽的负载可调范围。

一种断续导电模式的单相AC-DC变换器

基于一种已有三相AC-DC变换器拓扑,提出一种升降压型单相AC-DC变换器拓扑,其特点是:功率电感置于桥臂内部,3只功率开关采用同一PWM驱动信号,且工作在断续导电模式(DCM),可以获得单位输入功率因数。对该单相AC-DC变换器的工作原理进行理论分析,包括最大占空比限制和关键器件参数选择依据,采用Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:该单相AC-DC变换器电路控制简单,易于实现。

APFC电路断续电流模式的谐波分析与补偿

断续电流模式APFC电路输入功率因数低、谐波含量高,阻碍了小功率开关电源向低成本、高性能发展。对断续电流模式APFC电路的工作原理及谐波产生机理进行了分析,设计了一种谐波补偿电路。应用Saber软件对其进行了设计仿真和电路实验,测试结果验证了设计思路,降低了电路谐波,可以应用于小功率开关电源和电子镇流器中。

电压型非理想Buck变换器的DCM模式建模与仿真

文章对DCM模式下的非理想Buck变换器进行全阶建模,提高了模型的精度,在此基础上,针对Buck变换器开环系统动态响应慢、相位裕度差等缺点,设计相应的PID控制网络。通过比较补偿前、后控制-输出传递函数的频域仿真,证明所设计的控制器能够改善Buck开环变换器的性能;通过在Simulink中对电路模型和实际电路的仿真比较,验证了文中建模方法的可行性,从而为DC-DC变换器及系统控制电路的设计提供了理论依据。

开关DC-DC变换器双频率脉冲序列调制技术

提出一种新颖的开关DC-DC变换器调制方法:双频率脉冲序列调制(bi-frequency pulse train modulation,BF-PTM)方法。BF-PTM通过对两组频率不同、但导通时间相同的控制脉冲进行调制,实现开关变换器输出电压的调节。BF-PTM适用于各种开关变换器拓扑。以电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck变换器为例,分析BF-PTM开关变换器的工作原理及控制特性,并进行相应的仿真及实验研究。研究结果表明,BF-PTM控制开关变换器具有优于PWM开关变换器的瞬态响应和电磁干扰特性。

电感与负载对V^2控制Buck变换器的动力学影响

在连续导电模式(CCM)时,V2控制Buck变换器的控制性能主要取决于输出电容的时间常数。基于离散映射模型,利用分岔图研究了输出电容时间常数较小时,电感与负载电阻对V2控制Buck变换器的动力学特性影响。结果表明,当时间常数较小时,V2控制Buck变换器工作在断续导电模式(DCM)次谐波或CCM混沌振荡状态,通过选择较小的电感或较大的负载电阻,该变换器将工作在正常的DCM周期振荡状态。PSIM电路仿真验证了分岔分析的正确性。

一种单级无桥隔离型PFC变换器

传统AC/DC功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,其导通损耗影响变换器效率的提升。针对这一问题,提出了一种单级无桥隔离型PFC变换器,其在正负输入电压下,均能得到正的直流输出,从而可以省去在PFC应用中的前端二极管整流桥。该变换器采用双向开关管和变压器次级绕组带中心抽头的全波整流结构,实现正负电压输入和电气隔离。详细分析了所提出的变换器工作在电感电流断续导电模式(discontinue conduction mode,DCM)下的工作模态及其特性。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

一种低输出电压纹波反激PFC变换器

为降低工作于电感电流断续导电模式(DCM)反激功率因数校正(PFC)变换器输出电压二倍工频纹波,提出了一种低输出电压纹波反激PFC变换器,它由一个具有快速动态响应特性的DCM Buck变换器和一个双输出绕组DCM反激PFC变换器组成。阐述了低输出电压纹波反激PFC变换器的基本原理,分析了变换器实现低输出电压纹波的条件,并通过实验验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提出的反激PFC变换器不但实现了低输出电压纹波,而且具有快速动态响应特性。

脉冲序列控制DCM Boost变换器的控制脉冲组合和输出电压纹波研究

深入研究了工作于电感电流断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)的脉冲序列控制Boost变换器,在分析每个开关周期内高、低功率脉冲控制下输出电压变化量的基础上,研究了不同负载下脉冲序列控制DCM Boost变换器在一个功率脉冲循环周期内高、低功率控制脉冲组合方式和输出电压纹波,为脉冲序列控制方案的设计提供了必要的依据。基于PSIM电路仿真,得到了不同负载时的时域波形,仿真结果验证了控制脉冲组合方式、纹波分析结果的正确性及控制方案的可行性。本文的分析方法和研究结论对脉冲序列控制开关变换器的设计和运行具有重要的指导意义。

电流型双脉冲跨周期调制Buck变换器研究

提出一种断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)Buck变换器的电流型双脉冲跨周期调制(Dual Pulse Skipping Modulation,DPSM)技术。与电压型DPSM技术比较,电流型DPSM技术采用双环控制技术,检测电感电流以产生具有不同占空比的控制脉冲,克服电压型DPSM开关DC-DC变换器无法检测电感电流的问题,有效防止启动过程中电感电流过冲现象发生。以DCM Buck变换器为例说明电流型DPSM技术的原理和输出电压纹波与脉冲组合之间的关系。运用动力学分析方法建立电流型DPSM DCM Buck变换器的离散时间模型,得出高功率脉冲、低功率脉冲以及跨周期脉冲的组合规律。最后,给出仿真和实验结果,表明有着良好瞬态性能的电流型DPSM Buck变换器低输出电压纹波与较宽的负载可调范围等优点。

基于双极性增益特性的无桥PFC变换器

传统Boost功率因数校正(PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,低压输入时其导通损耗大,因而效率较低。针对这一问题,研究一种无桥PFC变换器。该变换器由双极性增益升压变换器构成,不仅具有传统Boost变换器的升压功能,而且具有双极性增益特性,即对于正、负输入电压,均能得到正极性的直流输出电压,因此,该双极性增益升压变换器可直接应用于PFC变换器。搭建一台50W无桥PFC变换器实验样机,实验分析该变换器工作于电感电流导电断续(DCM)模式时的工作模态,研究正、负输入电压情况下的直流稳态特性,实验结果表明,该变换器具有良好的功率因素校正功能,电感数值小、控制电路简单、成本低廉。

新型次级谐振单级PFC LED驱动电源

通过在传统单级反激PFC（Power Factor Correction）变换器的二次侧加入由电容和二极管组成的谐振单元,实现对变压器次级漏感能量的再利用,提高变换器效率,而且有效解决了传统单级反激变换器开关管、输出二极管电压应力较大的问题。本文分析了新型次级谐振单级反激PFC变换器工作于电感电流断续模式DCM（Discontinuous Current Mode）时的工作模态及其稳态工作特性,与传统型单级反激PFC变换器进行对比分析,并将该变换器应用于LED驱动电路。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

基于二极管-电容倍压单元的DC-DC升压变换器

基于二极管-电容倍压单元,提出了一种新型高增益升压变换器。该拓扑在实现高增益的同时可以避免使用极大的占空比,并且可有效地降低开关管和二极管的电压应力。分析了变换器的工作原理,推导了变换器工作在连续导电模式CCM(continuous conduction mode)和断续导电模式DCM(discontinuous conduction mode)下的电压增益、开关器件的电压应力和电感电流纹波。与传统的Boost变换器相比,CCM状态下所提变换器的电压增益是其(5-D)倍,电感电流纹波近似减小为原来的一半。最后通过仿真与样机实验,验证了理论分析的正确性,表明提出的变换器具有良好的综合性能。

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。

二次型Boost PFC变换器低输出电压纹波分析

工作于电感电流断续导电模式(DCM)的传统Boost功率因数校正(PFC)变换器的输出电压含有二倍工频纹波。当二次型Boost PFC变换器的两个电感均工作于DCM(简称为DCM-DCM Boost PFC变换器)时,其输出电压含有的二倍工频纹波大大减小。详细分析了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的工作原理,推导了其输出电压纹波及功率因数值表达式,验证了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的高功率因数和低输出电压纹波特性。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。

最新低成本有源功率因数校正控制器技术研究

介绍了一种最新的临界断续导电模式DCM Boundary的有源功率因数校正APFC控制器MC34262的主要特点,并重点讨论了其应用电路的设计过程。在高功率因数的基础上,其8个管脚的简单封装和较少的外围器件,又大大降低了功率因数校正PFC变换器电路的设计成本。

一种高效率次级谐振单级反激PFC变换器

针对传统单级反激功率因数校正PFC(power factor correction)变换器存在工作效率低、变换器开关管和输出二极管电压应力大等缺点,研究了一种次级谐振单级反激PFC变换器,不仅能够合理利用次级漏感能量,提高变换器效率,而且有效解决了传统单级反激变换器开关管、输出二极管电压应力较大的问题;同时还分析了次级谐振单级反激PFC变换器工作于电感电流断续模式DCM(discontinuous current mode)时的工作模态及其稳态工作特性,并将该变换器应用于LED驱动电路。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。

PT控制DCM Boost变换器的动力学建模与多周期分析

根据变换器载侧电容电荷的变化量导出一个开关周期内输出电压的变化量,并据此建立PT控制Boost变换器在DCM下的数学模型。基于离散迭代模型,研究输入电压和负载变化条件下变换器的多周期振荡现象。列举典型的高、低功率脉冲序列组合方式,并对周期1态和周期2态的运行轨迹进行了分析,构造其迭代映射曲线,阐述其不动点的稳定性,揭示了变换器的不同周期态是由边界碰撞分岔形成。结果表明,PT控制Boost变换器运行在DCM模式下,参数变化可诱发边界碰撞分岔和不同的周期态振荡,利用数值计算得到的李雅普诺夫指数小于零。

Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法

在Buck-boost电路拓扑结构和工作原理分析的基础上,引入虚拟开关量构建Buck-boost电路连续导电模式和断续导电模式的合并状态方程,在合并状态方程基础上采用等效控制法推导Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方程,将指数趋近率应用于控制方程,并将等效控制变量作为PWM控制的占空比,得到基于指数趋近率的PWM滑模变结构控制方法。仿真实验和实测验证结果表明:Buck-boost变换器的PWM滑模变结构控制方法能使Buck-boost变换器快速达到稳定状态,具有较好的动态特性和鲁棒性。

一种改进型单级功率因数校正电路的设计

分析了改进型单级功率因数校正(PFC)电路的电压应力、电流应力,并采用Psim仿真软件对电路进行仿真,给出了样机试验数据表及仿真曲线图。结果表明,断续导电模式下的PFC与DC/DC的单级PFC电路比较适用于小功率AC/DC变换器,且可以得到很好的性能,具有良好的经济效益。