An Adaptive Slope Compensation Circuit for Peak Current Mode of Boost Switching Power Supply

Based on the analysis of the basic principle of slope compensation, a high-precision adaptive slope compensation circuit for peak current mode boost DC/DC converter is designed. The circuit dynamically detects the input and output voltage of the boost circuit to realize automatic adjustment of the compensation amount with the change of duty ratio, which makes the ramp compensation slope optimized. The design uses a high-precision subtracter to improve the accuracy of slope compensation. While eliminating sub-slope oscillation and improving the stability of boost circuit, the negative impact of compensation on boost circuit is minimized, and the load capacity and transient response speed of boost circuit are guaranteed. The circuit is designed based on SMIC 0.18um CMOS technology, with simple structure, high reliability and easy engineering implementation. Spectre circuit simulator 17.1.0.124 64b simulation results show that the circuit has high compensation accuracy and wide input and output voltage range. When the working voltage is 3.3 V, the compensation slope can be adjusted adaptively under different duty cycles, and the minimum error between the compensation slope and the theoretical optimal compensation slope is only 0.42%.

基于Buck-Boost电路与相对极差策略的锂电池组分层均衡技术研究

针对串联锂电池组均衡过程中出现的均衡速度慢、能量转移效率低等问题,提出一种基于Buck-Boost电路的分层均衡拓扑结构,以各单体电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,采用相对极差法的均衡控制策略以实现各层均衡单元的同步均衡。首先阐述了改进后均衡拓扑的整体结构以及分层分组的方法、最小均衡单元的均衡原理以及均衡过程中相关参数的计算过程;之后根据所设计的分层拓扑结构设计了与其相适应的均衡控制策略;最后在Matlab/Simulink中分别搭建了不同拓扑下的仿真模型并进行了均衡仿真验证。仿真结果表明,在8节电池与9节电池的不同情况下与传统单层均衡拓扑相比,文中所提出的采用相对极差控制策略的分层均衡拓扑结构在均衡速度上分别提高了86.06%和84.21%,在能量转移效率上分别提高了3.3%和4.22%,验证了所提均衡拓扑以及均衡策略的有效性。

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。

CRM Boost-PFC电路的改进COT控制

针对临界导通模式(CRM)Boost-PFC电路开关管开通电压大导致开通损耗高、开通时d u/d t大导致电磁干扰(EMI)的问题,提出一种改进的软开关恒定导通时间(COT)控制方法。电路的开关管自适应地在低输入电压瞬时值时实现零电压开通(ZVS),在高输入电压瞬时值时实现谷底导通,降低开关管的导通电压,减小了导通损耗;降低导通时开关管的d u/d t,改善了电路的EMI性能。分析CRM Boost-PFC电路及所提控制方法的原理和工作过程,并探讨所提控制方法对电路EMI特性的影响,开展关键参数设计。最后,通过仿真和实验给出了样机的输入输出特性曲线、效率曲线和EMI特性曲线,验证所提控制方法的有效性。

一种BCM Boost PFC电路的VCFF控制策略

临界导通模式Boost功率因素校正(PFC)电路通常采用恒定导通时间(COT)控制策略,导致开关频率的变化与输入电压、输出功率以及电感有关,轻载下过高的开关频率将影响电路的转换效率,故提出一种谷底计数频率反走(VCFF)控制策略。通过检测MOS管两端电压谷底计数,使电路轻载时工作在断续模式,从而降低开关频率以提升轻载效率。实验结果表明,相比于COT控制策略,所提控制策略能够有效提高轻载效率。输入电压为220 Vrms下,10%~50%负载时效率在0.96以上。

基于Boost电路的光伏系统MPPT变工况分析

近年来,太阳能因其卓越的环保特性、可再生能源的特质以及可持续发展的重要性,成为了能源领域备受关注的研究和实践焦点。然而,太阳能的高效利用受多种气象因素的影响,包括温度、光照强度和天气变化等。这些因素对太阳能系统的性能和能源产出构成了重大挑战。研究了一种提高太阳能利用率的方法,即通过调节Boost电路的占空比来调节太阳能电池板的输出电压,实现对太阳能电池板的变工况最大功率点追踪,从而应对温度、光照强度等天气条件的变化。

抑制DC/DC BOOST电路尖峰电压及振铃噪声的设计与应用

针对开关电源DC/DC BOOST电路易出现电磁辐射偏高甚至超标问题,通过对升压转换电路及其电磁辐射产生机理研究,提出一种DC/DC BOOST电路系统中寄生电容容值的确定方法及基于RC吸收电路的振铃噪声抑制方法,通过对RC吸收电路的元件参数进行计算取值并实测,测试数据显示,电路系统中尖峰电压有效降低2.2%,振铃噪声已无限趋近于0,电磁辐射峰值可有效降低4.2 dB;同时该方法不影响电路系统稳定性且成本低廉,契合大规模产业化设计需求,可有效提高产品开发效率。

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。

基于计算机仿真的Buck-Boost电路研究(英文)

Buck-Boost电路中含有丰富的非线性现象。它工作过程中电路拓扑结构的循环切换导致了谐波、分叉和混沌等非线性行为。基于PSPICE仿真,研究了电流控制DC/DC Buck-Boost开关转换器中的倍周期现象。而且,建立了开关转换器的数学模型和叠代映射来解释这种非线性现象。基于MATLAB仿真,从叠代映射中得到了系统分叉图。

基于Buck-Boost的AC/AC变换器设计

利用Buck-Boost电路输出电压理论上可以在零到无穷大之间变化的特点,将Buck-Boost斩波电路应用于交流电压变换,提出了一种变比可以连续变化的固态变压器。与传统的自耦调压器相比,基于Buck-Boost变换器的固态变压器具有输出电压范围宽、体积小的特点,并且由于采用了电压反馈控制,使得其输出电压不受负载变化的影响,外特性较硬。针对四象限开关存在的换流问题,提出了该变换器的换流策略,在理论分析的基础上,设计制作了一台AC/AC调压器,实验结果验证了该变换器的可行性。

Boost电路在光伏发电系统中的应用

由双级式光伏发电系统的应用要求选择Boost电路作为系统的DC-DC变换器,在分析了Boost电路工作原理的基础上,详细介绍了Boost电路关键参数的计算在光伏系统中的作用及MPPT控制策略,最后给出了实际光伏发电系统中前端Boost电路的MPPT控制实验波形。

基于Buck-Boost准谐振电路的电池自适应分组均衡方案研究

针对Buck-Boost均衡电路中开关频繁通断导致均衡效率降低的问题,文中对传统的Buck-Boost电路进行改进,设计可实现开关管的零电压导通的准谐振电路,有助于减小开关损耗,提高均衡电路的效率。为减少开关管的通断次数,并缩短均衡时间,均衡策略采用全局优化视角,分段选择电压和SOC作为目标均衡变量,并提出电池单体间、单元间及模组之间的自适应分组均衡策略。以8个电池串联的电池组为例,设计静置、充电、放电和浮充均衡实验,结果表明,与传统方案相比,提出的均衡电路和均衡策略在均衡效率和速度上有显著提升,可助力电池组的整体性能提升及其延寿。

基于模糊PI调节Boost电路的光伏系统最大功率点跟踪控制

详细分析了光伏电池及光伏阵列的工作特性,建立了光伏电池的等效电路及数学模型,根据实际的光伏电池参数计算得出相应数学模型的拟合参数,并根据拟合参数建立了光伏阵列的MATLAB模型。利用Boost电路提升光伏阵列的电压,采用改进的导纳增量法实现光伏阵列的最大功率点跟踪(MPPT)功能,并利用模糊PI控制算法修改控制参数以提高系统的速度。通过对电路的分析,得出了其小信号状态空间模型,利用模型仿真可知电路是一个稳定的系统。实验结果验证了系统工作稳定、可靠、快速。

一种新型Boost变换器

将串并联二极管电容网络与传统Boost升压电路相结合,提出一种新型的Boost电路。与传统的Boost电路以及其他类型的升压电路相比较,新型电路具有较明显的优势,在不提高对器件要求的同时,有效地提高了升压比,可实现更大的功率变换,在同样的电压变比条件下,有更高的效率。分析了新型Boost电路的工作原理,并进行了实验验证。实验表明,该新型Boost变换器结构简单,性能优良,具有实用价值。

基于Buck-Boost电路的能量转移型均衡方案

提出了一种基于Buck-Boost电路的新型均衡电路,实现了锂离子串联电池组充放电均衡。根据均衡能量流向,采取两种不同的均衡策略:电池组放电时,均衡能量由电池组向组内荷电状态(state of charge,SOC)较低的单体电池转移;电池组充电时,均衡能量由电池组中SOC较高的单体电池向电池组转移。以单体电池开路电压在线估计为基础,运用开路电压法估算SOC,选取SOC值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,对6节串联的磷酸铁锂电池进行了充放电均衡实验。实验结果表明,该方案可以有效减小单体电池间的不一致性,提升电池组的整体性,同时提高了电池组充放电容量。

一种基于Boost电路的光伏最大功率跟踪方法

最大功率跟踪(MPPT)是太阳能光伏发电的重要组成部分,依靠最大功率跟踪可使光伏电池工作在最大功率点(MPP)附近,提高太阳能的利用率。在分析光伏电池的数学模型的基础上,选用Boost电路作为DC/DC变换来搭建仿真模型;针对传统的定步长扰动观测法存在的震荡和误判现象,提出一种改进的扰动观测法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真。与定步长的扰动观测法的仿真结果进行对比,表明该算法的响应速度更加迅速;在外界环境发生变化时,该算法能够快速做出判断,准确地跟踪到光伏电池的最大功率点。

基于Boost-Buck电路的锂离子电池组均衡充电方法

针对锂离子电池组中串联的各单元电池间电量不均衡的问题,提出了一种基于Boost-Buck电路的锂离子电池组均衡充电电路。阐明了该均衡电路的工作原理,给出了均衡电路参数的选取原则和均衡充电控制策略。根据均衡电路拓扑结构搭建电路仿真模型,验证了均衡过程中主电路中储能元件电流、电压变化规律,并对先恒流后恒压直流电源充电时的单元电池间的均衡充电过程进行了仿真,仿真结果表明均衡效果明显。

一种基于BOOST电路的高压发生器研究

研究了一种将BOOST升压电路和倍压电路相结合的改进型BOOST高压发生器.分析了电路的工作过程以及各器件对输出电压的影响,并给出具体计算公式.该电路具有体积小、外围器件简单、成本低等优点,可以作为低功率高压电源的优选电路.

基于BOOST电路的电磁阀流量控制器设计与试验

精准施药过程中变量喷雾电磁阀对流量的控制起着至关重要的作用。为了提高电磁阀工作的线性区间,设计了由单片机、脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)发生器和电磁阀驱动电路组成的电磁阀流量控制器。该控制器利用电磁阀的电感特性,将BOOST电路和传统的电磁阀驱动电路相结合,为储能电容提供高电位电能。采用双电压驱动的电磁阀,无需额外的电源电压转换电路,通过对电磁阀高频通断工作模式的精准控制,实现了高电压打开、低电压高频率维持导通,关闭时快速释放能量。测试了改进前后不同压力(110、180、250、320、390 kPa)和不同占空比(3%~97%)下的流量。结果表明,5种压力下,改进后的流量线性区间分别从10%~92%、10%~92%、10%~92%、10%~92%、8%~92%提高至4%~92%、4%~94%、4%~94%、4%~94%、3%~94%。与未改进的方法相比,设计的基于BOOST电路的电磁阀流量控制器适用于更宽范围的流量线性区间。

新型SiC功率器件在Boost电路中的应用分析

分析新型SiC功率器件在实际应用中的基本特性,以升压斩波电路为载体,通过理论分析对SiC MOSFET栅极电阻对开关特性的影响,以及开关频率与传输效率的关系进行了阐述。同时,以SiC MOSFET功率器件为核心搭建了实验样机,依据实测数据对理论分析进行验证,并与同类型Si器件相互比较,得出了关于SiC功率器件在系统电路设计方面的优点和一些值得注意的问题。