Boost DC-DC变换器连续导电模式解析

DC-DC变换器是“电力电子技术基础”课程的重要入门变换器,优选教学内容并合理布局,有助于学生养成良好的学习和思维习惯。根据电感电流的连续性以及负载电阻供电来源的差异性,Boost DC-DC变换器具有多种工作模式,包括连续导电模式(CCM)、临界导电模式(CRM)和断续导电模式(DCM)。其中CCM又可分为电感完全供能模式(CCM-CISM)和电感不全供能模式(CCM-IISM)。在理论分析和推导CCM-CISM与CCM-CISM临界电感表达式基础上,对几种典型工作模式采用Matlab/Simulink进行仿真验证。所得结果有助于加深学生对Booost DC-DC变换器工作原理的理解,引导学生学会深度思考和自行仿真验证随时产生的设想。

一种用于低压Boost型DC-DC转换器的启动电路

提出了一种适用于低输入电压Boost型DC-DC转换器的启动电路.该电路先通过开环工作使DC-DC芯片启动,再采用从输出端取电方式来提供电源让芯片正常工作,它的最小启动电压可达1.5 V,电源引脚工作电流极小.此电路已在UMC 0.6μm BCD工艺线上投片验证,测试结果表明芯片可以在大于或等于1.5 V的输入电压下进行启动并正常工作,电源引脚静态电流仅为18μA,在1.5 V转7 V的应用条件下,电感峰值电流达2 A.

移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析

移相+PWM控制结合了移相控制和PWM控制的优点,可以减小变换器的电流应力和通态损耗,减小环流能量,提高变换器传输功率的能力,扩宽开关管零电压关断(ZVS)的范围。本文以移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器为研究对象,给出了变换器在各种工作模式下开关过程的等效电路模型,以及漏电感电流和结电容电压的表达式。分析了各开关管ZVS开通的条件,以及影响各开关管实现ZVS的非理想因素。最后给出了在特定功率软开关条件下的参数设计方法,通过仿真和实验证明了理论分析与参数设计方法的正确性。

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。

输出本质安全型Buck-Boost DC-DC变换器的分析与设计

在RL-Ui平面上,根据电感取值的不同,将Buck-Boost变换器划分成4个工作区域。对变换器的输出短路释放能量进行了分析,指出Buck-Boost变换器的输出短路释放能量为短路后电源和电感向负载转移的能量与电容的储能之和,且如果变换器在负载电阻最小和输入电压最低时处于连续导电模式(continuous conduction mode,CCM),则该时的输出短路释放能量就是变换器在其整个动态工作范围内的最大输出短路释放能量,将其与对应的最小引爆能量相比较作为变换器输出本质安全的判断依据。根据电气指标要求,得出了电感及输出滤波电容的最小设计值;以满足输出本质安全要求作为限制条件,得出了电感和电容的最大设计值。给出了设计实例,实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。

峰值电流控制DC-DC Boost变换器优化斜坡补偿（英文）

非线性现象在DC-DC开关变换器中普遍存在,具体表现为次谐波振荡和混沌等不稳定现象。针对此,研究了峰值电流控制下的DC-DC Boost变换器,通过采取固定斜坡补偿可消除其电路中的非线性现象,但降低了参考电流和输入功率。为解决上述问题,提出了一种优化的斜坡补偿方案来解决固定斜坡补偿带来的参考电流和输入功率降低的问题,同时推导出其参考电流和电感电流平均值的表达式,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提优化补偿策略的有效性。

一种基于TL494 Boost型DC-DC电源设计

利用单片机MSP430F449，以电压型PWM控制器TIA94为核心，设计了一种Boost型稳压输出开关电源。该系统电路结构简单，直流输出电压可调范围为30-36V，效率高达90％，具有过流、过压保护并可实时显示输出电压与电流值。文中给出了详细设计思路和器件参数计算过程，并进行了实验验证。

Boost DC-DC变换器电流滞环暂态控制策略的设计

对数字电流滞环控制Boost DC-DC变换器进行了详细的仿真实验分析,发现暂态过程中存在恢复时间过长和无法完全恢复到目标输出值的问题。针对这一问题,在原有的电流滞环控制策略的基础上提出了一种改进的电流滞环控制方法。具体控制方法是程序自动判断负载电流是否发生突变,以及突变的类型是电流突增或突降。若突增则启动电流突增暂态控制策略,若突降则启动电流突降暂态控制策略,若没有发生突变,则沿用电流滞环稳态控制策略。完成了改进的电流滞环控制方法的详细设计,并进行了仿真和硬件测试。测试结果表明,改进后的控制策略在保持良好的稳态特性基础上明显改善了变换器的暂态特性。与原有的控制策略相比,有效缩短了暂态恢复时间并提高了负载调整率。

DC-DC Boost变换器混沌现象研究

以DC-DC Boost变换器为例,理论分析,依据状态方程建立仿真模型,通过Matlab仿真,揭示了不同参数下的动力学行为特征,考察其通向混沌的道路,并对仿真结果进行了分析。

峰值电流型DC-DC Boost变换器斜坡补偿技术优化

以峰值电流型DC-DC Boost变换器为模型,针对无斜坡补偿时变换器出现的次谐波振荡不稳定现象以及固定斜坡补偿降低了参考电流和输入功率等问题,提出优化补偿策略。对无斜坡补偿、固定斜坡补偿、优化斜坡补偿进行分析,分别推导出其参考电流和电感电流平均值的表达式。通过仿真和对比实验验证了理论分析的正确性及所提出优化补偿策略的有效性。

宽输入DC-DC Boost变换器电感参数设计

根据DC-DC Boost变换器的工作原理,给出电流连续模式时电感临界参数的计算表达式。分析负载和开关频率恒定时,临界电感量与占空比的变化关系。重点研究宽范围输入时,电流连续模式下电感量的选取方法。通过仿真进行分析,结果与理论分析一致,验证了电感参数选取的合理性。

一种非隔离改进二次型Boost高增益DC-DC变换器

为克服二次型Boost变换器升压能力受限、开关应力大等问题,提出一种非隔离改进二次型Boost高增益DC-DC变换器。所提出的变换器具有两种拓扑结构。对两种拓扑结构的工作原理进行了分析,从理论上推导了电路拓扑的电压增益和开关应力,并与现有变换器进行比较。提出的变换器在提高输出增益的同时,还能降低开关应力、提高转换效率。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了理论计算的正确性。搭建了样机,通过理论推导和样机试验结果的对比分析,验证了该变换器设计方案的可行性。

DC-DC Boost变换器系统的复合模态振荡分析

以DC-DC Boost变换器系统为研究对象,引入参数激励和外部激励,建立参外联合激励多尺度耦合动力学模型。当系统表现为严格共振关系时,且参数、外部激励频率与系统固有频率存在量级差时,把两激励项转化为单一周期激励项的函数形式,将此作为慢变参数,得到广义自治快子系统。主要探究了三种典型激励频率比下系统的复合模态振荡行为,借助单参数和双参数分岔图、复杂度谱熵图、转换相图等,分析了“非对称式光滑Fold-非光滑Fold型”、“周期性对称式非光滑Fold-Fold型”等复合模态振荡的产生机理和非光滑动力学行为特性。特别地,系统在不同频率比下的运行轨线结构,穿越非光滑分界面次数,簇发分岔点等均有所变化,从而导致含不同涡卷数的复合模态振荡。该研究为相关耦合电路的簇发振荡研究提供了理论基础及辅助分析模型。

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。

一种超低输入电压BOOST DC-DC的启动电路设计

以DC-DC升压电路的基本原理为出发点,结合电容的自举升压的特点,研究了一种低至0.48V超低电压输入的启动电路.为了降低电路的功耗,采用两个振荡器,频率高的振荡器的输出作为开始的升压控制,而频率相对低的振荡器的输出是作为升压电路开关管的控制.同时,振荡器均采用能在低电压情况下工作的环形振荡器,并且结构简单,易于集成.此电路基于BL0.6μm CMOS工艺模型设计,经仿真验证达到设计目标.

Boost DC-DC电路的启动性能分析

针对3个典型(单、双和三电感)升压电路的启动性能分析问题,应用PSIM仿真软件,调整3个重要影响参数(电感、电容和电流放大倍数),在获得稳定输出电压前提下,记录输出信号延迟和电路功耗的仿真数据,绘制三维图(电感/电容,电流放大倍数,延迟)和功耗延迟关系图,从中获得电路启动延迟性能和电路功耗折中考虑的最优区域。

一种应用于车载辅助电源的DC-DC变换器

以应用于车载辅助电源模块APM(auxiliary power module)的DC-DC变换器设计为研究对象,提出1种由三电平升压型TL-Boost(three-level Boost)拓扑和半桥LLC谐振拓扑构成的两级式DC-DC变换器拓扑结构,分析其工作原理。前级TL-Boost拓扑将宽范围的输入电压转换为稳定电压,保证了后级半桥LLC谐振拓扑的高效率运行。通过搭建实验平台并进行相关实验,结果验证了所提DC-DC变换器的可行性和正确性。

基于光伏发电系统的Boost DC-DC变换器设计

基于目前新能源发电系统输出电压较低的问题,设计了Boost DC-DC变换器。通过计算选取了主电路中滤波电容值、滤波电感值、续流二极管型号、开关管型号,并运用Saber仿真软件对Boost DC-DC升压电路进行模拟仿真。仿真结果验证了该电路的可行性。

一种Boost型/Cuk型DC-DC转换芯片设计

设计了一款Boost型/Cuk型DC-DC转换芯片。该芯片采用峰值电流模式PWM控制方法实现输出电压的恒定,单个2 A、40 V功率开关管集成在芯片上。设计采用全新的单输入反馈环路,使该芯片既可配置成Boost型电压转换器又可配置成Cuk型电压转换器,实现正电压输出和负电压输出。芯片采用ASMC 0.35μm 5 V/60 V BCD工艺研制,电源电压范围2.5～30 V,最高工作频率2.5 MHz,典型应用为输入电压5 V,输出12 V、550 m A和-12 V、350 m A。芯片工作频率可通过外部时钟同步。

DC-DC Boost变换器的固定斜坡补偿技术研究

开关DC-DC变换器是典型的非线性时变系统,其中存在各种不稳定现象。本文以DC-DC变换器中的Boost电路为基础,通过在开关变换器反馈电路中引入适当的固定斜坡补偿,实现系统的稳定控制。