交错并联BUCK电源CE102超标问题及解决措施

针对交错并联BUCK电源在10 kHz~10 MHz频率范围内传导噪声超标严重的问题,分析了交错并联BUCK电源的工作过程、纹波抑制和原始噪声,提出了EMI滤波器的设计方法,通过对差模电容高频特性、抑制原理的分析,结合插入损耗测试,对差模电容的选型进行了优化。实验结果表明,加装EMI滤波器后的交错并联BUCK电源能够达到GJB 151B—2013中CE102的测试标准,证明了设计的有效性。

具有快速瞬态响应和宽稳定范围的交错并联Buck变换器恒流控制技术

将电荷控制与4相交错并联Buck变换器相结合,应用于恒流输出场合,拓宽了变换器的稳定范围,提高了变换器的瞬态响应速度;将其与峰值电流控制的4相交错并联Buck变换器进行对比,建立并统一了两者的小信号模型。在统一模型的基础上,分析了2种控制方法下变换器的稳定性和瞬态性能,从理论上证明了在没有添加斜坡补偿的条件下,电荷控制比峰值电流控制具有更宽的稳定范围和更优的瞬态性能。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

交错并联Buck变换器单电流传感器均流控制

为解决多相交错并联Buck变换器均流控制中存在的控制环路多等问题,探讨了一种单电流传感器均流控制策略。基于三相交错并联Buck变换器,通过输入电流重新构建每相电流,探究采样周期内重构相电流和平均电流的关系,利用占空比补偿原理,解决相电流失衡问题。仿真和实验结果表明:在不同输出电压与不同负载情况下,利用单电流传感器均流控制策略可以实现稳定的电压输出和良好的均流性能,验证了新控制策略的正确性和可行性。

基于非线性扩张状态观测器的交错并联Buck变换器无模型预测控制

针对交错并联Buck变换器在复杂环境下受到内外部扰动导致控制性能下降问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的无模型预测控制策略(NESO-MFPC)。建立超局部模型来替换原有先验物理模型,降低控制系统模型精度依赖。设计非线性扩张状态观测器估计超局部模型中未知干扰部分,并补偿到基于超局部模型的预测模型中去,提高抗干扰能力。设计无差拍预测控制策略,保证系统的快速动态响应。仿真结果表明,相比于传统控制方法,该控制策略具有更优的动稳态性能和鲁棒性。

基于门限中值调节的定频交错并联Buck均流策略研究

为实现定频迟滞(Constant Frequency Hysisteresis,CFH)交错并联Buck变换器的精确均流,该文提出了基于门限中值调节的均流环路(Threshold Median Adjustment based Current Balancing Loop,TMA-CBL)。考虑多相耦合效应,推导了多相耦合小信号模型(Multi-phase Coupled Small Signal Model,MPC-SSM),以保证提出的TMA-CBL的电流稳态精度和环路稳定性。根据多相耦合小信号模型,从共模和差模两个方面考虑TMA-CBL的补偿器的设计,从而消除多相耦合效应对均流的影响。更进一步,采用全微分的方法,分析TMA-CBL中的采样电阻偏差对均流误差的影响,说明了所提均流策略的精确性。最后,基于180 nm的BCD工艺,搭建了定频迟滞四相交错Buck变换器,通过实验验证了提出的TMA-CBL电路的有效性。当采样电阻偏差为5%时,各相电流与平均电流的误差均被控制在0.68%以内。

耦合电感在交错并联断续Buck变换器中的应用研究

文中将耦合电感应用于断续Buck变换器,分析了耦合系数对电流纹波和动态性能的影响,给出了参数设计方法,并进行了仿真实验研究。结果表明,通过合理的设计,耦合电感能够改善电路的稳态和动态性能,同时降低了损耗,提高了电路的效率。

交错并联型Buck电路的设计与仿真

整流电路由于滤波不彻底,输出电压会产生纹波,即使采用电池供电也会因负载的波动而产生纹波。因此传统的Buck型变换器不可避免地出现输出电压纹波。文章分析了Buck变换器纹波成分的来源以及与电路参数的关系,提出了一种交错并联的Buck电路以减少纹波,并分析了该电路的运行原理,最后对电路进行了仿真,仿真结果显示,交错型Buck电路可以有效减少纹波。

带耦合电感的交错并联断续Buck变换器研究

Buck变换器广泛应用于飞机、火车、汽车等辅助电源系统中。通常这些场合的电源系统具有高功率、大电流的特点,导致变换器损耗较大、效率不高,EMI问题严重。针对这些问题,文中提出了一种带耦合电感的交错并联断续Buck变换器设计方法,首先分析了耦合系数对电流纹波和动态性能的影响,其次给出了耦合电感参数设计方法,最后进行了仿真实验研究。结果表明,通过合理的设计,耦合电感能够改善电路的稳态和动态性能,同时降低了损耗,提高了电路的效率。

三相交错并联变换器中耦合电感的对称化

为了提高交错并联变换器的性能,对三相交错并联Buck变换器中不对称耦合电感进行分析,推导出等效稳态电感和等效暂态电感的数学表达式。结合现有耦合电感结构进行不对称耦合电感对称化研究,建立了包括磁轭磁阻和绕组外面空气磁阻的精确磁路模型,给出了空气磁阻的计算公式。通过Saber和3D Maxwell软件进行仿真验证和样机实验结果,验证了理论分析和仿真结果的正确性。

三相交错并联同步Buck的光伏充电控制器

针对光伏发电系统中太阳能电池利率低、蓄电池常因充电不当而损坏的问题,分析了光伏电池的输出特性和蓄电池的充电特性。设计了一个具有最大功率点跟踪(MPPT)的光伏充电控制器系统,并搭建了硬件平台。该系统以dsPIC33F16GS502为主控MCU,采用三相交错并联同步Buck电路为充电主电路。软件编程采用4阶段充电策略对蓄电池进行充电控制,实现了蓄电池在MPPT、恒流、恒压不同充电方式之间的智能切换。其中恒流恒压充电阶段采用了PI算法,快充阶段使用了基于改进的扰动观察法和电导增量法相结合的算法。实验结果表明,最大功率点跟踪能快速跟踪外界环境的变化,并稳定在最大功率点,提高了光伏电池的使用效率,保护了蓄电池,延长了蓄电池的使用寿命。

交错并联DC／DC变换器中集成磁件无直流偏磁控制策略研究

在开关电源中存储和传递直流功率,会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁,限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。本文依据消除直流偏磁的思想,提出了利用移相控制策略消除直流偏磁的控制理论,并把该控制策略应用于双通道交错并联型Buck变换器的耦合电感,提出了两种控制方式,并分析了变换器的在两种控制方式下的工作过程,通过仿真和实验表明,集成磁件在磁路不存在气隙的结构下消除了直流偏磁,验证了该控制策略的实用性。

交错并联在低压大电流开关电源中的应用

基于在隔离型低压大电流输出的DC/DC变换器中,存在着动态响应速率慢,热应力不均匀,纹波电流大的问题,在本文的48 V输入,1.8 V/100 A输出的低压大电流开关电源设计中,后级采用了四相交错并联Buck结构,四相交错并联结构的应用,使得总的电流纹波小于各相的电流纹波,与传统结构的电路相比,此拓扑大大减小了纹波电流。并通过实验验证了该方案的有效性和优越性,电源效率可达到96.86%,纹波系数可减小到0.06%。

交错并联在低压大电流开关电源中的应用

基于在隔离型低压大电流输出的DC／DC变换器中，存在着动态响应速率慢，热应力不均匀，纹波电流大的问题，在本文的48V输入，1．8V／100A输出的低压大电流开关电源设计中，后级采用了四相交错并联Buck结构，四相交错并联结构的应用，使得总的电流纹波小于各相的电流纹波，与传统结构的电路相比，此拓扑大大减小了纹波电流。并通过实验验证了该方案的有效性和优越性，电源效率可达到96．86％，纹波系数可减小到0．06％。

多相堆叠交错并联制氢变换器控制策略与特性分析

制氢变换器的效率和输出纹波等指标在氢能应用中至关重要。多相交错并联Buck变换器(MPIBC)输出纹波的减小需要以增加并联支路、开关频率和滤波电感为代价,这将导致成本和损耗的提高。为此该文提出多相堆叠交错并联Buck变换器(MPSIBC),MPSIBC在MPIBC基础上增加纹波补偿并联支路。补偿支路采用具有补偿特性的PWM控制,输出交流电流与MPIBC输出电流纹波波形互补。MPSIBC利用输出补偿思想使得变换器输出纹波的消除不依赖开关频率等因素。该文从理论上对MPSIBC拓扑和纹波补偿原理进行了分析,并通过PSIM仿真和实验进行了验证,结果表明MPSIBC具有显著纹波抑制效果的同时可有效降低开关频率和滤波电感。

结合磁集成与交错并联技术的无线充电系统

稳定的输出特性、较高的系统效率及集成度对于无线充电系统具有重要意义。针对这些需求,首先将两相交错并联的Buck变换器引入无线充电系统,结合闭环控制策略,通过调节Buck占空比实现恒压/恒流输出。交错并联变换器可以有效降低器件应力、损耗、及输出电流纹波,提高效率并延长用电器寿命。此外,利用磁集成技术可将系统中的功率电感与磁耦合机构进行集成。在不影响功率传输的前提下,利用耦合机构内部空间将LCC补偿拓扑电感、交错并联变换器中的滤波电感分别与发射线圈、接收线圈集成,提高系统的集成度。最后,基于67.2 V/8 A的实验平台实现了恒压/恒流充电,证明了系统可行性。

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

一种具有高轻载效率的PWM Buck变换器

本文提出了一种在轻载工作环境下依然高效的PWM DC/DC buck变换器。该变换器由TSMC 1.8/3.3 V 0.18μm CMOS技术设计而成。通过DCM操作,不仅能在满载时达到高效率,而且在不利用任何PFM技术的情况下大大提升轻载下的效率。这种变换器轻载时的输出精确性和输出纹波都优于PFM变换器,而在满载时与普通的PWM变换器同样稳定、高效,通过Saber仿真与电路实验验证了变换器的可行性。

燃料电池Buck变换器的动态演化控制仿真

针对燃料电池DC/DC变换器的工作优化问题,对DC/DC变换器的控制方法和输出响应特性进行了研究,提出了一种新型控制方法—动态演化控制,并将其应用于具体设计的燃料电池两相交错并联同步Buck变换器中,论述了该变换器的动态演化控制设计步骤,通过对变换器的特征方程以及动态演化路径进行分析,建立了控制占空比与动态演化方程之间的关系,进而实现对该变换器进行动态演化控制。利用Matlab-Simulink仿真平台对两相交错并联同步Buck变换器仿真模型分别在动态演化控制和传统PI控制下的负载突变输出性能进行了仿真测试。仿真研究结果表明,动态演化控制具备快速的动态响应能力和良好的抗干扰性能,比传统PI控制更为优越。

脉冲电源之buck电路设计分析

基于开关电源、基本buck电路以及交错并联buck电路理论,以mat-lab软件的simulink工具箱为平台对buck电路及交错并联buck电路进行仿真,结合一款buck芯片LM5143的分析与设计,介绍了buck电路的设计思路,希望对buck初学者有一定的益处。

面向直流微电网的电压平衡器拓扑结构研究

作为一种节能高效的直流配电形式,双极性直流母线配电在低压直流配电系统中具有较大的应用优势,电压平衡器在其中扮演着重要的角色。电压平衡器一方面实现了单极性配电向双极性配电的转化,另一方面也解决了正负极性母线间的功率不平衡问题。该文首先分析了现有的电压平衡器拓扑结构研究成果;然后归纳出了电压平衡器的形成方法,提出了Cuk型电压平衡器、Super-Sepic/Zeta型电压平衡器和交错并联Buck/Boost型电压平衡器;最后通过仿真验证了所提出拓扑结构的正确性,通过两相交错并联Buck/Boost型电压平衡器实验平台验证了所提出的交错采样交错平均电流控制策略良好的均流效果和动态响应速度以及平衡器优异的双极性母线配电效果。