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。

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。

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。

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。

一种同步整流Buck-flyback拓扑的研究

随着数字控制芯片DSP/FPGA在模块电源中的广泛应用,其待机静态工作电流大、功耗高的问题也日益突出。采用传统的辅助电源方式难以满足设计要求。提出了一种同步整流Buck-flyback拓扑,分析了其工作原理,并推导了其稳态工作基本关系。通过构建实验样机平台,证明了理论分析的正确性。

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。

实现二次升压功能的Forward和Flyback变换器

为了克服光伏/燃料电池发电系统前级输出电压低,确保光伏/燃料电池在并网前实现高电压增益,介绍了2种组合设计的直流变换器(Boost-Forward和Boost-Flyback)的设计原理。通过Or CAD Pspice软件对其进行建模和仿真,证明了这种设计原理的准确性和用于提高太阳能电池输出电压的可行性。通过对降低输入电流纹波、输出电压纹波和开关管电压应力进行仿真分析,实现电路参数的最优化设计。

改进反激拓扑模式下远端稳压电源控制方案

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,通过论域整定模型将模糊PID参数直接映射到模糊规则下,消除试凑法偶然性的同时消除了量化因子对误差的放大作用,有效地避免了过度调整的现象;引用模糊逻辑来实时处理远端稳压电源的动态参量值,并根据反模糊映射函数将生成的量化值映射到控制元件。仿真环境模拟结果表明:与模糊PID控制相比,前置论域整定的模糊PID控制算法具有优良稳态性能,调节时间缩短48.1%,响应时间缩短了28.6%并降低到1.4 ms;与此同时,该控制方案能够有效地抵抗突发性干扰,稳压输出时间缩短了45.5%,响应时间缩短到37.5%。实验结果表明:前置整定模糊PID控制算法可以运用到实际工业环境中,与工业环境下传统控制算法比,前置整定模糊PID控制算法可以大幅提高远端稳压电源的供电质量,具备优良的鲁棒性。

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。

一种AC/DC离线式开关电源模块的设计

采用安森美/ON推出的集SenseFET和电流控制PWM为一体的控制芯片FSL106MR为智能穿梭车的CPU及控制电路提供DC5 V,电流为2 A的电源.根据反激式变换电路的工作原理,对EMI滤波电路、桥式整流电路,以FSL106MR为核心控制电路及高频高压器等设计实现在市电交流输入下直流5 V稳定输出.通过测试表明,在不同负载情况下,样机输出电压纹波小、工作稳定安全,符合设计指标要求.

一种双管反激级联式高位取能电源设计

在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。随着直流输电系统电压的提升,子模块直流侧的电压也随之升高。为使高位取能电源适应更高更宽范围的输入电压,设计了一种基于双管反激的级联式拓扑。首先,介绍双管反激电路的工作原理、电流控制模式及工作模态;其次,基于变压器初级电流中位值,重新推导变压器AP值公式,与传统AP值方法进行比较;然后,基于南澳柔性直流输电换流阀的相关参数,对电源主电路进行设计。最后,搭建了一台输入电压为350~4 000 V,输出为一路400 V、两路15 V的电源样机,通过实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。