基于Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源设计

分析了Sepic和Flyback拓扑结构,根据DC/DC模块电源对辅助电源的需求,提出了Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源,能够输出多路不同幅值电压,并且可以实现各路输出电压之间的隔离。利用状态空间平均法建立了Sepic拓扑的小信号模型,设计了电压和电流双环控制的补偿器,并用Matlab仿真软件进行了分析。该辅助电源应用于一款非隔离的宽范围输入且输出可调的DC/DC模块电源,实现了三路互相隔离的12 V输出电压,一路非隔离的6 V输出电压,输出电压波形稳定,能够满足隔离悬浮供电,也能满足不同芯片对电压范围的要求。

基于Flyback电源驱动功放拾音灯的设计与制作

本文设计并制作了一款基于Flyback电源驱动的功放拾音灯。该拾音灯采用了24V/2A反激式开关电源方案,其核心控制芯片为KP201CSGA,蓝牙功放模块则搭载了高性能TPA3116功放芯片。该模块配置了一系列丰富全面的功能按键,包括曲目前进/后退、音量调节、模式切换以及播放/暂停等多元操控功能。在音频输入接口方面,本产品兼容多种格式源接入,还特别集成了前沿的拾音氛围灯电路,通过智能化感应音乐节奏与强度,实时变幻灯光效果。

准谐振Flyback变换器分析与设计

设计了一台65 W输出的准谐振反激变换器(QR-Flyback)。分析了QR-Flyback的谷底开通原理与开关损耗减小机制,对比了系统在不同工况下的频率特点与损耗特征,总结了变频控制的优势与不足。结合NCP1380控制器的跳频控制功能,对系统各部分的硬件电路参数进行详细设计,有效提升了整机效率。最后,通过仿真和实验验证了理论分析与参数设计的可行性。

Fault diagnosis and fault-tolerant control of photovoltaic micro-inverter

An observer-based fault diagnosis method and a fault tolerant control for open-switch fault and current sensor fault are proposed for interleaved flyback converters of a micro-inverter system. First, based on the topology of a grid-connected micro-inverter, a mathematical model of the flyback converters is established. Second, a state observer is applied to estimate the currents online and generate corresponding residuals. The fault is diagnosed by comparing the residuals with the thresholds. Finally, a fault-tolerant control that consists of a fault-tolerant topology for the faulty switch and a simple software redundancy control for the faulty current sensor, is proposed to achieve a fault-tolerant operation. The feasibility and effectiveness of the proposed method has been verified by simulation and experimental results.

一种双极性输出端口电压自平衡隔离型DC/DC变换器

隔离型DC/DC变换器通过多绕组变压器可方便地实现多路或双极性输出,但因交叉调整率问题,在负载不平衡时输出各端口电压存在较大偏差。针对该问题,该文基于反激变换器推导出一种双极性端口电压自平衡隔离型DC/DC变换器。所提方案结构简单、成本低,在不改变传统反激变换器驱动及控制电路设计的情况下能够较好的实现端口电压自平衡,且所提变换器结构具有可拓展性。文中首先详细阐述了所提变换器拓扑的推演过程,然后对变换器的工作原理、性能特点以及电压自平衡机理进行分析。最后,搭建了一台150 W的实验样机,验证了所提变换器理论分析的正确性和有效性。

具有自驱动有源缓冲器的GaN基高效准谐振反激式功率变换器

提出了一种具有自驱动有源缓冲器的GaN基高效准谐振(QR)反激式功率变换器,以解决准谐振反激式功率变换器中开关管关断时电压过高的问题。电路以GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件为主开关管和同步整流器开关管,自驱动有源缓冲器由钳位电容和有源开关管组成。该变换器在主开关管关断期间将开关管的电压浪涌钳位为恒定电压,由于有源开关管驱动信号由变压器的次级侧电流控制,因此不需要单独的控制电路。为验证所提出的变换器和控制电路的有效性,搭建了一个60 W的AC-DC功率变换器,测试结果表明,主开关管的最大电压浪涌约为450 V,具有高达91.6%的能量转换效率。

一款高效率宽输入电压边界导通模式反激变换器

本文提出了一款高效率、宽输入电压的边界导通模式反激变换器结构。为了防止负载切换过程中芯片过压和欠压,提出了一种由电流调节电路(CRC)与自适应频率控制电路(AFCC)组成的新型模式切换环路,实现了芯片在不同模式之间的平滑切换,提高了负载的瞬态响应和转换效率;通过在环路中引入电流调节控制技术,减小了低纹波突发模式(LRBM)下的原边充电电流和输出最小负载电流,从而减小轻负载下的开关频率,降低功耗。基于0.18μmBCD工艺,实现了电路设计和版图设计,芯片面积为1.48×2.5mm^(2)。仿真结果表明,变换器在输入电压为3~32V、输出电压为5V时,轻、重负载切换过程中的输出电压瞬态响应最大变化为6%,峰值转换效率为88.6%。

基于反激变换器的电池充电系统设计

以具有结构简单、电气隔离等优点的反激变换器为电池充电电源,分析反激变换器电路的连续和断续模式工作原理,通过设计电压电流双闭环控制方法,实现电池的恒流充电模式和恒电压充电模式,也可实现两种充电模式的切换。实验结果证明了反激变换器的连续工作模式和断续工作模式的正确性,验证了应用于电池充电电源的可行性和有效性,切换时间小于1 ms,电压波动小于1 V。

Soft-switching Grid-connected PV Inverter With Interleaved Flyback Topology

提出一种应用于单个光伏组件的软开关交错反激并网逆变器拓扑及其软开关控制策略。针对反激变压器漏感问题，提出漏感能量吸收回馈电路，实现了漏感能量吸收再利用，并实现了开关管漏源电压的钳位，提高了变换效率同时降低了开关管关断电压尖峰；提出基于数字处理器的反激变换器变开关频率谐振软开关控制策略，实现了开关管的零电压开通，同时改善了逆变器的电磁兼容特性；提出的交错并联反激逆变器有助于减小变压器和滤波器的体积，提高功率密度。详细分析变换器的工作原理，分析变开关频率谐振软开关控制方式的原理和实现条件，最后进行实验验证。

一种基于Flyback拓扑的智能充电技术

基于Flyback拓扑,提出一种低成本、可靠的调压电路,实现对铅酸电池均浮充充电的控制。利用PWM信号,通过二级RC滤波电路,产生一个与占空比有关的直流电压。将此直流电压加在反馈基准芯片TL431的Vref管脚,通过改变反馈电压实现输出电压的可调。经过多次的电路测试,验证了在PWM控制下实现对铅酸电池的均浮充充电控制。研究结果表明,设计的PWM调压电路可以实现对电池的智能充电,具有一定的工程价值。

升压Flyback变换器的漏感能量吸收电路

首先分析Flyback变换器中漏感对主开关端电压和效率的影响,比较几种漏感能量吸收电路的优缺点,在此基础上提出并分析一种新型漏感能量吸收电路。在吸收漏感能量、消除主开关电压尖峰的同时,将吸收的能量提供给控制电路,提高了效率。并通过试验验证了这一电路的效果。

高效率高增益Boost-Flyback直流变换器

提出一种基于Boost拓扑与反激拓扑有机组合思想的Boost-Flyback变换器,Boost环节与反激环节共用输入支路,使电感–变压器的漏感能量得以利用,消除了漏感损耗,并实现了开关管电压钳位,减小了开关管电压应力;Boost与反激环节的输出支路串联,实现了高电压增益;Boost-Flyback变换器输入并联输出串联,进一步提高了变换器的电压增益,同时减小了输入输出电压及电流纹波。提出新拓扑的DCM-ZVS工作模式控制方法,并在开环方式下实现了输出功率的控制。详细分析拓扑的工作原理、电压增益特性及控制方法。通过230 W 30 V/380 V的实验样机验证理论分析的有效性。

一种适用于DC/DC变换器的双向磁反馈电路研究

针对隔离式DC/DC变换器空间辐射应用的特殊性,为了提高反馈精度和稳定性,一般采用磁隔离反馈电路。介绍了几种常用的幅值调节磁反馈电路工作原理,针对其存在的需要额外的次级供电电压问题,引入正-反激式幅值调节双向磁反馈电路,并对该电路进行改进,在实现相同功能的前提下,以双绕组变压器替代三绕组变压器,有效减小了磁芯体积,简化了电路结构。详细分析了该电路的工作原理、脉冲采样电路和磁反馈变压器设计方法,并以该种磁反馈电路为基础,搭建了一台100 W输出DC/DC变换器实验样机,仿真和实验结果证明了该磁隔离反馈电路的有效性,并为工程设计提供了理论指导。

智能功率模块驱动的反激式开关电源优化设计

为了实现智能功率模块(IPM)驱动电源的高效化与低成本化,利用反激式变压器的特点,设计了一款应用于IPM驱动的隔离型多路输出反激式开关电源,对控制芯片供电电路转换时电压进行稳定性优化。仿真及实验结果表明,优化后控制芯片供电波形稳定,反激式开关电源输出在5 ms时达到稳定,误差小于2%,波纹系数小于2%。

一种Flyback软开关实现方法

提出了一种 Flyback 电路 ZVS 软开关实现方法,即通过附加一个绕组,使激磁电感电流反向,从而来创造 Flyback 电路主开关的 ZVS 软开关条件;分析了其工作原理及电路参数的设计;最后的实验结果验证了该电路的工作原理及有效性。

准谐振与有源钳位反激变换器的性能比较和分析

高频、高效和高功率密度已成为AC-DC变换器重要的设计指标。传统准谐振反激变换器因其漏感能量多借助无源电阻元件以热能形式释放,不具备ZVS特性,限制了功率密度的进一步提升,而有源钳位反激变换器能弥补准谐振反激变换器的不足。先简述准谐振反激变换器与有源钳位反激变换器的工作原理,接着分析准谐振与有源钳位反激变换器主要性能指标差异,然后设计并制作两款48 W的准谐振反激变换器样机和有源钳位反激变换器样机以便获得相关的试验数据,作为性能比较分析的依据。

基于分数阶混沌的反激变换器辐射EMI主动抑制

快速通断的开关信号是造成开关电源电磁干扰EMI(electromagnetic interference)的主要原因。目前,关于混沌抑制EMI技术的研究主要集中在利用整数阶混沌抑制传导EMI。在此基础上,本文对分数阶混沌在辐射EMI上的抑制以及最优阶次的选取问题展开研究。首先,通过分数阶Lorenz的频谱特性及Lyapunov指数谱分析,优选出1.8阶Lorenz信号为最佳扩频序列;其次,基于变开关频率抑制EMI技术的基本原理,在STM32单片机中分别实现了定频、整数阶、2.7阶、1.8阶Lorenz混沌扩频PWM信号,在一台5 W反激变换器中进行近场辐射实验,证明了1.8阶Lorenz信号对近场磁场辐射抑制作用最强;最后,测得分数阶Lorenz混沌与定频PWM控制下,样机的整机效率相差2%左右,验证了分数阶混沌PWM在辐射EMI抑制性能上的优越性。

Boost-Flyback单级PFC变换器

设计Boost-Flyback单级功率因数校正(Power factor correction,PFC)变换器主要应着眼于两点:一是功率因数(Power factor,PF)值要求;二是直流母线电压。为了给设计提供依据,本文详细推导了其功率因数及储能电容电压表达式,分析了它们与电路参数的关系,定量地给出变换器达到所需PF值的条件,指出当后级Flyback工作在电流断续模式(Discontinuous current mode,DCM)时,储能电容电压不随负载变轻而上升,避免了功率器件电压应力过高的问题。最后设计了PF>0.9的原理样机,通过实验验证了分析的正确性。

锂电池双向均衡及模型预测控制优化

为了解决锂电池组内部单体不一致导致的能量利用率低、电池容量衰减等问题,提出了一种基于模型预测控制的双向均衡控制方法。首先,以锂电池单体的荷电状态(SOC)为均衡控制目标,采用带遗忘因子的最小二乘法和扩展卡尔曼滤波法联合估计电池SOC;接着,通过设计双向反激式电路,形成可升降压的均衡结构,并采用模型预测控制优化双向反激式电路的正反向均衡控制状态;最后,通过占空比控制双向反激式电路的均衡电流,实现不同锂电池单体之间的SOC均衡。研究结果表明:采用双向反激式电路和模型预测控制,不但降低了均衡电路控制的复杂程度,避免了传统均衡方法的电池组内部均衡消耗,而且有效提高了均衡可靠性和均衡速度;在动态工况下,基于模型预测控制的锂电池双向均衡控制方法,能快速实现锂电池单体之间的SOC均衡,与传统的比例均衡控制方法相比,均衡时间缩短了68.3%。

一种Flyback-Boost非隔离型高增益直流变换器

提出一种Flyback变换器与Boost变换器相结合的非隔离型高增益直流变换器。该变换器中的Flyback变换器变压器原边电感和Boost变换器电感共用,Flyback变换器的开关管和Boost变换器开关管共用,Flyback变换器的输出和Boost变换器的输出串联,变压器漏感能量能够回馈到Boost变换器的输出,从而获得高增益高效率特性。电路具有结构简单、开关器件电压应力减少的优点。详细分析了拓扑工作原理、电压增益与效率特性。制作了一台100kHz开关频率/80W负载/24V输入/200V输出的实验样机,样机在轻载下可达到91.6%的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。