基于小耦合电感软开关同步变换器仿真及性能分析

针对常规同步整流升压变换器在高开关频率下主开关管的寄生电容存储电荷无法释放和整流开关管体二极管反向恢复行为造成的变换器开关管的硬开关、高电磁干扰(EMI)等问题,提出一种基于小耦合电感软开关同步Boost变换器设计方法,详细分析了软开关实现的条件以及变换器的工作过程,通过电路参数的优化设计和仿真验证实验,实现了宽负载范围内所有开关管和二极管的软开关,使变换器效率得到有效提高,电磁干扰也得到有效抑制,进而验证了理论分析的正确性。

基于同步变换器的虚拟电厂系统建模仿真

虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)通过集成可再生能源、存储、电动汽车、可控负载等参与电力市场和提供电力辅助服务。为进一步提升电力辅助服务系统稳定性,本文提出一种基于电压源同步变换器的三级级联控制策略,通过同步变换器集成可再生能源形成虚拟电厂,并对系统性能进行了验证分析。仿真结果表明:在可再生能源的作用下,虚拟电厂能够有效维持系统输出频率稳定,具有很强的鲁棒性,能够提供更好的电力辅助服务。

基于AWF-DPID控制的同步Buck变换器研究

针对当前各种电子设备不断发展对电源管理芯片的精度、速度等要求越来越高的趋势,提出一种基于模糊逻辑的反计算法抗饱和双环PID(AWF-DPID)控制策略,实现同步Buck变换器的恒压限流功能。在双环PID(DPID)的基础上,设计一个二维模糊控制器,实时调整电压环输出参数,在电压环输出设计一个反算法抗积分饱和模块,从而调节Buck变换器的脉冲宽度,更高效精准地实现控制。变换器在10 kHz的频率下工作,给出变换器参数通过软件对不同控制策略进行仿真。结果表明,在实现恒压限流的相同控制目标下,AWF-DPID控制较其他控制响应更迅速、超调量更小稳态误差更小并且纹波系数更小;变输出指令下电压跟随性最好,有良好的动态特性。

基于耦合电感的零电压开关同步Buck变换器

在传统同步整流Buck变换器中,主开关管的硬开关和同步整流管体寄生二极管的反向恢复问题会导致严重的开关损耗和电磁干扰(EMI)。为避免上述缺点,提出一种基于耦合电感的新型同步Buck变换器,在全负载范围内实现了所有开关管的零电压软开关。详细分析该变换器的工作原理和特性,同时,采用变频调制方法以减小导通损耗,进一步提高变换器效率。最后,结合变换器的特性给出主电路参数的设计考虑,并通过原理样机实验验证了新型变换器的优点和理论分析的正确性。

峰值电流控制同步开关变换器的分岔控制研究

峰值电流控制同步开关变换器因其优良的性能在工业界获得了广泛的应用。该文建立了峰值电流控制同步开关Boost变换器的离散迭代映射模型,导出了系统首次分岔点和受控电压源强度之间的关系。研究结果表明,受控电压源强度的增加可以影响系统的分岔与混沌状态,实现系统周期轨道的移动。最后通过电路仿真和实验研究验证了通过改变受控电压源的强度可以改变同步开关Boost变换器的稳定性。

基于峰值电流模式的同步Buck变换器的数字控制

研究同步Buck变换器的连续时间模型和离散时间模型,分析了变换器工作于峰值电流模式控制下负载恒定和负载动态变化的闭环系统,应用全状态反馈设计闭环系统的控制策略,使用PSPICE软件对设计电路进行搭建,仿真结果表明,设计的动态跟踪系统不仅能实现闭环极点的任意配置,而且能跟踪参考给定值并实现零稳态误差。最后,用Matlab分析了与负载变化相关的闭环极点灵敏度。

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。

ZCS-QRC同步Buck变换器的特性与效率

分析了ZCS-QRC同步Buck变换器的基本特性,对开关管的导通时间、断开时间和延时进行了计算,提出了变换器的周期平均模型。仿真和实验电路测试结果表明,在负载电流全程变化时,变换器开关频率基本保持不变(变化约1%),占空比的变化也很小(约8%)。变换器有较低的电磁辐射干扰和很好的模型精度,在输出电流不是很小时有很高的转换效率。变换器高精度的对象模型,有利于数字控制方案的设计与实现。

基于次优算法同步Buck变换器二阶滑模控制

针对同步Buck变换器设计了基于改进次优算法的二阶滑模控制器,只需检测变换器的输出电压,不需测量电容和电流,就可实现对变换器的控制。通过对次优算法引入滞环,在输出电压达到稳态时限制了变换器的开关频率。在Simulink环境下,构建状态机实现了二阶滑模控制器,验证了同步Buck变换器的启动性能和稳态性能,以及从10A跃变到20A大负载扰动和5V跃变到10V电源扰动时的鲁棒性。仿真结果表明,基于改进次优算法的二阶滑模控制器保留了滑模控制的鲁棒性,并在抵抗扰动方面优于一阶滑模。

同步整流反激变换器在FCCM模式下环流能量回馈技术研究

单端反激同步整流变换器工作于轻载状态时会产生反向环流,造成功率损耗,并且通常用于监测环流的零点检测电路结构复杂、控制难度大.为避免这些问题,本文采用了一种结构简单的新型同步整流电路,无需抑制反向环流,而是通过匹配谐振参数的方式使得同一周期内整流MOS第二次开启,充分回收环流能量.同时,本文对轻载时各工作阶段电压电流表达式与谐振时间做了定量计算,并给出实验波形.验证结果表明,该结构可使环流能量无损回馈,同时实现开关管零电压开关(ZVS),且有效抑制低频阻尼振荡,使轻载时的电路工作效率大幅提升.

同步BOOST型开关变换器的设计

BOOST变换器广泛应用于低电压、低功耗设备。本文以电压控制型BOOST变换器为研究对象,采用PWM的控制方式,通过状态空间平均法建立相应的数学模型。根据分析系统开环传递函数的零极点,以及考虑电容的串联等效电阻情况下,设计了III型双零点-双极点补偿网络,改善系统性能,提高稳定性。并在Simulink上进行仿真设计与分析;硬件电路设计选用TI公司TPS43000型PWM控制器。结果表明:系统静态性能和动态性能得到很好的改善,验证了数学模型和控制环路设计的合理性,实现了2.5～3.5 V低电压到5 V的稳压升压。

同步BUCK变换器中MOSFET选型应用研究

介绍了一种以损耗分析为依据的MOSFET选型方法。基于栅极驱动的二阶模型对不同栅极电阻下MOSFET导通时间产生的损耗进行了对比分析,同时完成了印制板寄生电感、开关频率等栅极驱动影响因素的仿真验证。对同步BUCK变换器中MOSFET选型应用进行分析与实验,结果表明该方法可用于工程实践中MOSFET选型及驱动设计分析,可以有效提高MOSFET设计的可靠性。

一种改进型交错并联同步Buck变换器

针对多相并联Buck变换器存在各相不均流的问题,该文提出一种改进型交错并联同步Buck变换器,该变换器采用交错控制,具有自动均流的特点。首先,在分析其工作原理的基础上推导输入、输出电压的变换比。其次,利用Saber绘制主要的工作波形。最后,通过样机验证理论分析的正确性。

具有死时间控制功能的同步BUCK变换器驱动芯片TPS2830/TPS2831

1 简介 TPS2830/TPS2831是用于同步BUCK变换器功率级驱动的芯片。对大容性负载它的峰值驱动电流为2A。具有自举功能,从而提高了芯片驱动能力。由于具有死时间控制功能,所以可避免功率输出级的上下两只功率管的共态导通问题,具有工作效率高的特点。TPS2830/TPS2831芯片还具有:1.关闭/开通,2.同步,3.撬杆保护功能。当ENABLE(关闭/开通)端子为低电平时,芯片关闭,功率级无驱动信号。当同步(SYNC)端子为低电平时,芯片工作于非同步BUCK变换器驱动状态。撬秆控制(CROWBAR)端子可用作过压保护。

P沟MOSFET优化同步降压型变换器

手提式电子学的新一代产品，诸如电池电话、数码相机和个人数字助理(PDA)等的厂商在致力于减少手提式产品体积时还要求增加产品的功能，其中包括改善热性能和延长电池寿命。因此，设计者会继续研究上述产品的结构、元器件、布局和封装，以便提高DC～DC变换器的效率。然而提高效率的每个百分比都可转化为较长的电池寿命和更好的热处理，其结果将使上述产品具有较高的长期可靠性。

磁集成Buck变换器在超级电容充电系统中的建模

同步整流Buck变换器广泛应用于低压充电场合,变换器中采用的交错并联磁集成技术能够有效地减小电感电流纹波,增加变换功率,提高变换器的工作可靠性,同时提高系统的动态响应速度。在超级电容充电阶段,采用状态空间平均法,推导了三相交错并联磁集成同步整流Buck变换器在电流连续模式(CCM)下的大信号和小信号模型,得到了系统开环传递函数。利用Matlab仿真软件得到整个系统开环幅频和相频特性曲线,并以此为依据优化设计控制器的补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应速度,最后通过仿真和实验进行了验证。

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。

基于温升效应影响的直流变换器性能仿真

针对同步直流变换器中的开关器件,由于温度升高而引起的变换器电路性能变化问题进行研究。选取同步直流变换器中的MOSFET开关器件作为研究对象,建立了开关器件的功率损耗模型以及热阻等效模型,并在Matlab环境下搭建了MOSFET器件的仿真模型,仿真得到了开关器件结温、外壳温度以及散热器的温升变化曲线;借助该温度仿真模型,研究了温度变化对同步BUCK直流变换器的输出以及控制信号的影响,得到了温度对变换器输出性能的影响曲线。仿真结果分析表明,温度升高会使开关器件内阻变高,栅极开启电压下降,输出电压变小等结论。