电流跟踪数字控制的Buck DC-DC变换器

为了改善Buck DC-DC变换器的性能,提出了一种基于微处理器的电流跟踪数字控制方法,根据输出电流和输出电压的采样信息,计算出所需要的输出电流,并将电感电流控制在该输出电流的一个滞环宽度之内。详细分析了负载突变和启动过程中输出电压的动态响应,给出了参数选择和设计考虑。以一个电流跟踪控制的Buck DC-DC变换器为例说明了所提出的方法并进行了实验研究,实验结果表明了电流跟踪控制的可行性和理论分析的正确性。

Buck DC/DC变换器的输出纹波电压分析及其应用

为使Buck变换器以较小的电感达到期望的输出纹波电压指标并满足本质安全要求,在输入电压?负载构成的平面上,按电感的取值将Buck变换器划分成四个工作区域,求出其在各个区域的输出纹波电压极大值;指出在变换器输出电流最大的情况下,如果电感的取值使得变换器在输入电压最低时处于连续导电模式(CCM),而在输入电压最高时处于不连续导电模式(DCM),则输出纹波电压极大值最高;最小负载电阻和最高输入电压所对应的CCM和DCM的临界电感,即为整个工作范围内使输出纹波电压极大值最低的最小电感。实验结果验证了理论分析的正确性。

并联Buck DC/DC变换器的分布式混杂建模与优化控制

并联Buck DC/DC变换器控制的主要难点不仅在于控制模型的建立过于繁杂,还在于它所固有的混杂特性。针对该问题,提出了一种分布式混杂建模和优化控制的方法,即将这种N个模块并联的系统划分为N个子系统,并分别建立各子系统的混杂模型。基于这些子系统模型进行模型预测控制,首先确定了目标函数和约束条件,然后通过离线求解约束优化控制问题得到各子系统的状态反馈控制律,由控制律即可计算出对应模块的最优控制量。最后,通过仿真和实验将所提的方法与基于平均模型的优化控制策略进行了对比分析,验证了该方法不仅能获得更好的动态和稳态性能,还简化了控制系统的设计。

一种双相结构的同步Buck DC/DC变换器

指出了同步降压型直流-直流变换器从拓扑结构上实现软开关技术优点与在大功率场合下电流纹波大的特点,结合电感磁耦合技术将其扩展为双相结构的同步Buck型DC/DC变换器,分析了电感输出电流纹波减小的原理,并对不同负载下电路的工作特点进行了分析,采用可变频率的脉冲宽度调制控制方式以达到不同输出功率时的效率,试制了一台2kW的同步Buck DC/DC变换器样机,并给出了实验结果。变换器采用DSP芯片TMS320F2808作为控制管理芯片,通过积分分离数字PID算法改变控制量,具有较优异的动态性能,在蓄电池维护领域得到较好的应用。

BUCK DC/DC变换器分岔和混沌的精确离散模型及实验研究

用数学模型精确地描述以及用实验验证DC/DC变换器的分岔和混沌现象一直具有较大的难度,从而导致以往理论研究结果的真实性受到质疑。为此该文以Buck DC/DC变换器为具体研究对象,提出其分岔和混沌分析精确离散建模方法,建立了它的精确离散数学模型。基于此模型进一步分析Buck DC/DC变换器分岔稳定性和混沌特性,改 进了现有近似的模型的研究结果。同时文中还进行了丰富的实验研究,证实了该文精确数学模型的正确性,并实际展现了Buck DC/DC变换器从分岔至混沌演化的全过程。该文的研究方法也为其它DC/DC变换器的分岔和混沌现象提供了理论和实验基础,具有一般性意义。

BUCK DC/DC变换器最优化设计

为了设计出高性能的开关电源,选择性能更为优越的功率半导体器件,改进电路拓扑结构,选择和改进控制电路的控制方式,优化器件的排列布局等成为必然途径。从BUCK DC/DC变换器的基本工作原理着手,设计了主电路参数,运用非线性规划技术对该电路进行优化设计,得到最优化模型,然后运用ORCAD PSPICE软件对电路进行仿真.仿真结果表明:运用最优化设计所体现的优越性明显,提高电路设计质量。

基于等效电阻法的本质安全型Buck DC-DC变换器的新研究

对Buck DC-DC变换器电感开路的最危险情况进行了分析,提出了一个全新的分析方法——等效电阻法,将Buck DC-DC变换器电感开路的放电特性等效为一个简单电感电路,推导了等效电阻的表达式;以感性电路的最小点燃曲线作为判断依据,得到了本质安全型Buck DC-DC变换器内部本质安全性的判断方法,并用实验验证了所提方法的合理性和判据的正确性。

一种用于Buck DC-DC转换器的自适应斜坡补偿电路

从斜坡补偿的基本原理出发,设计了一种用于Buck型DC-DC转化器的自适应斜坡补偿电路。该电路可以跟随占空比的变化,相应提供适当的补偿量,从而避免了因过补偿而引起的系统瞬态响应慢和带载能力低等问题。该电路基于标准0.6μm CMOS工艺设计,经Cadence Spectre验证达到设计目标。

Buck DC-DC变换器电感的优化设计

提出了一种优化电感的设计方法,以最小的电感实现了Buck DC-DC变换器最大输出纹波电压(MOVR)达到极小值.该方法首先通过计算得到连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)下的输出纹波电压,然后根据电感取值分析这两种模式下的MOVR,最终得到了使MOVR达到极小值的最小电感.分析得到,对于任意给定的输入电压和负载范围,计算最大输入电压、最小负载下CCM和DCM模式的临界电感和最小输入电压、最大负载下的临界电感,则最优电感为两者中的较大值.Pspice仿真结果验证了上述理论分析的正确性,开关频率为52kHz,输出电压12V时,对于给定输入电压范围15～21V,负载范围35～170Ω,最优电感为327μH.

Buck DC-DC效率分析

针对一款高功率的Buck DC-DC的效率进行分析,把总的损耗分为上管和下管的导通及开关损耗,通过仿真及测试,分析影响效率的主要因素,并比较仿真与测试的主要差别。分析结果表明:影响效率的最主要因素依然是上下管的导通电阻,以及所使用的功率管的模型需要修正。

12V,3A电流模同步Buck DC-DC转换器功率级设计

采用0.35μm 18 V DPTM BCD工艺技术给出电流模降压型DC-DC转换器的功率级设计,该功率级可以输出3A负载电流,转换效率可达到94.5%。主要针对转换器中核心部分功率级进行设计,其中包括同步开关功率晶体管设计、片上电感电流检测电路、功率晶体管驱动电路设计以及功率级的版图设计考虑,最后给出了该功率级设计的测试结果 。

用于电表系统的45 V 600 mA BUCK DC-DC芯片设计

基于0.18μm 1P3M 45V BCD工艺设计实现了一款用于电表系统的异步BUCK DC-DC芯片。介绍了电表应用系统中BUCK DC-DC的应用环境,设计了CCM电流模式PWM调制方式的控制环路结构,对DC-DC系统参数的折中进行了分析,并用Matlab工具建模进行验证。设计了ESD保护方案,给出了封装方案。经流片验证,测试结果显示,芯片的功能和性能指标达到设计要求。

基于数字PWM控制的Buck型DC/DC变换器设计

为解决集成电路生产成本随半导体制造工艺进步而升高的问题,尤其针对传统模拟架构DC/DC变换器中的电阻、电容、运算放大器等模块面积大、功耗高、稳定性差等问题,设计一款基于数字PWM调制buck型DC/DC变换器。设计基于CSMC 0.18μm BCD工艺,使用Verilog硬件描述语言设计数字PID补偿器,在VCS+XA数模混合仿真环境下进行仿真验证。仿真结果表明在不同PVT条件以及不同负载下,输出纹波较低,输出电压稳定,实现了低成本、高鲁棒性的设计目标。

单级三相谐波电流注入可升降压AC/DC变换器

为适应电动车充电电压宽范围变化需求,本文针对传统充电桩前级整流器拓扑开展研究,提出一种新式单级三相AC/DC变换器。该变换器集成了三相桥式不控整流电路与Cuk模块,为降低输入侧电流谐波分量,选用双向开关管构建谐波电流回馈通路,整体构造成单级式拓扑结构。文章阐述了变换器的电路结构及工作模态,通过建立变换器的等效模型推导出电压增益。变换器通过简单的控制逻辑即可实现正弦输入电流并拥有高功率因数。最后通过搭建变换器数字控制实验平台验证了所提变换器的可行性。

自适应可调恒定导通时间Buck型直流电压变换器设计

为提高开关电源输出纹波电压、负载调整率、线性调整率和瞬态响应时间等性能指标,采用纹波控制的方法,研究出一款自适应可调恒定导通时间(adjustable-constant-on-time,ACOT)Buck型直流电压变换器。基于TSMC0.18μmCMOS工艺完成了电路设计,并用Cadence平台Spectre仿真器进行了仿真验证。结果表明:该电路的恒定导通时间可以精准灵活调节,纹波电压、线性调整率和瞬态响应时间均较低,与相关文献对比可知,本文设计在负载调整率上具有明显优势。

新能源船用双向DC-DC控制系统设计

为适应太阳能电池板昼夜输出电压变化较大的情况,保证母线上用电设备的电压稳定,设计一种新能源船用双向DC-DC控制系统。系统利用STM32作为主控芯片,主电路采用Buck-Boost拓扑结构,用隔离放大器采集电路中的电流和电压信号,电流电压信号经过预处理再经STM32内部A/D转换后作为被控参数,控制程序分为软启动和正常运行两部分,测试结果证明,所设计系统满足应用要求。

一种低输入电流总谐波畸变率的三相Buck整流器不对称调制策略

传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)三相Buck整流器没有考虑直流链电流纹波对输入电流的影响,且在扇区切换点处输入电流存在严重畸变,导致输入电流总谐波畸变率(THD)升高。该文分析直流链电流纹波对三相Buck整流器输入电流的影响,分析输入电流扇区切换点畸变产生的原因,提出一种新型不对称SVPWM策略,显著降低了三相Buck整流器的输入电流THD。最后,通过仿真和1 kW的实验样机验证了理论分析的正确性以及所提调制策略的有效性。

一种高频单片GaN DC-DC降压转换器设计

基于全耗尽型(D-mode)0.25μm硅基氮化镓(GaN-on-Si)工艺,设计了一款高频单片GaN DC-DC降压转换器芯片。该芯片集成了驱动电路和半桥功率级电路,驱动电路中电平放大功能通过有源上拉结构实现,在100~200 MHz频率范围内,单片GaN DC-DC降压转换器可直接被0.7 V的高速脉冲信号控制,无需片外模块,其峰值功率级效率达到92.2%,峰值总效率达到84.24%,峰值功率为7.7 W。相较于前期工作,芯片工作范围从100 MHz提升至200 MHz,在保证芯片效率性能的情况下,实现了对工作频率的大幅提升。

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。

基于滑模控制的DC-DC降压变换器实验平台

为了实现DC-DC降压变换器的高精度控制,设计了一种基于滑模控制的输出电压调节器。首先根据DC-DC降压变换器的工作原理建立了系统的动态模型;接着利用转换后的受扰动态模型设计了滑模控制器,同时基于李雅普诺夫函数证明了闭环系统的稳定性;最后使用Matlab/Simulink软件和DC-DC降压变换器硬件电路搭建了实验测试平台。测试结果表明与传统的PID控制方法相比,DC-DC降压变换器系统在所设计的滑模控制器的作用下可以获得更快的动态性能与更强的扰动抑制能力。该实验平台不仅有利于大学生理解和掌握滑模控制理论,还可以提高大学生的工程应用能力。