功率基准型脉冲序列控制三相逆变器分析

针对宽负载范围工况脉冲序列(PT)控制三相离网逆变器存在输出电压低频振荡问题,提出一种三相离网逆变器功率基准型脉冲序列(PRM-PT)控制技术。针对不同的输出电压和输出功率,PRM-PT控制在不同功率基准的多个高功率脉冲和低功率脉冲中选择合适的控制脉冲对输出电压进行控制,减小不同输出功率时高、低功率脉冲差异,有效抑制了输出电压低频振荡现象。PRM-PT控制器以离散化方式拟合占空比函数,不需要误差放大器及相应补偿网络,具有环路设计简单、控制运算量低的优点。仿真分析和实验结果表明PRM-PT控制相比PT控制输出电压纹波小、动态响应速度更快,有效抑制了输出电压的低频振荡问题。

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。

谷值电流型脉冲序列控制反激变换器分析

工作于电感电流连续导电模式(CCM)的脉冲序列控制反激变换器存在的低频振荡现象,严重影响了脉冲序列控制开关变换器的稳态及瞬态性能。为消除该低频振荡现象,提出了开关变换器的谷值电流型脉冲序列控制技术。在一个开关周期内,谷值电流型脉冲序列控制开关变换器的励磁电感储能变化量为零,有效解决了脉冲序列控制CCM反激变换器的低频振荡问题。论文对谷值电流型脉冲序列控制CCM反激变换器的工作原理及控制策略进行了系统、深入的分析。研究了不同负载时控制脉冲循环周期内的脉冲组合方式和输出电压纹波。设计实现了谷值电流型脉冲序列控制器,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性及控制器设计的可行性。

基于电容电流的变换器多脉冲序列控制技术研究

针对脉冲序列PT(pulse train)控制连续导电模式CCM(continuous conduction mode) Buck变换器存在的低频振荡问题,提出一种基于电容电流的变换器多脉冲序列CC-MPT(capacitor current multi-pulse train)控制技术。该控制技术检测每个开关周期起始时刻的电容电流值,当电容电流较小时,产生一个高能量脉冲,使电容电流增大到一定范围内,然后比较输出电压与参考电压,选择中、低能量脉冲,调节变换器输出电压。以Buck变换器为例,介绍了CC-MPT控制的工作原理、控制特性与抑制低频振荡机理,进行了时域仿真分析和相图分析,建立了开关映射模型并分析其动力学行为,并通过实验验证了该控制技术的可行性。相比于传统PT控制CCM变换器,CC-MPT控制可以消除低频振荡现象,具有更好的输出特性。

基于负载电流的自适应脉冲序列控制移相全桥变换器

针对脉冲序列控制移相全桥DC-DC变换器输出电压纹波大、负载范围小的问题,提出了一种基于负载电流的自适应脉冲序列控制技术。在每一个开关周期,通过采样负载电流产生两组预设电流值,并由电压外环选择预设电流值,再由电感电流内环控制有效占空比,实现对移相全桥DC-DC变换器的控制。分析了自适应脉冲序列控制移相全桥变换器的工作过程和控制原理,研究了不同负载时自适应脉冲序列控制移相全桥变换器的参数设计和输出电压特性。与传统脉冲序列控制和峰值电流控制相比,自适应脉冲序列控制优化了变换器的输出电压纹波,增大了负载范围,极大地提高了瞬态响应速度。最后,通过搭建额定输出电压电流为28 V/4 A的实验样机,验证所提出控制策略的可行性。

脉冲序列Buck变换器的控制规律及特性

研究了开关DC-DC变换器电压型和电流型脉冲序列控制的特点和实现方式,分析和对比了脉冲序列控制Buck变换器的稳态工作特性、控制规律和启动特性.理论分析、仿真和实验结果表明:电压型和电流型脉冲序列控制变换器在负载变化时控制规律基本相同,即负载增大时控制器产生较多的高能量脉冲.当输入电压升高时,电压型和电流型脉冲序列控制器分别产生较多的低能量脉冲和高能量脉冲.与电压型相比,电流型脉冲序列控制变换器具有更平稳的启动特性.

三相四开关逆变器供电的永磁同步电动机脉冲序列预测控制

针对单矢量预测控制方法存在控制自由度少、电流和转矩纹波大的问题,提出了一种三相四开关逆变器供电的永磁同步电动机脉冲序列预测控制方法。构造了两类包含3个电压空间矢量的对称型脉冲序列,利用电流参考值跟踪成本函数来选取优化脉冲序列;给出了电流参考值跟踪目标下的占空比计算公式,并通过调节直流分量对占空比进行补偿,从而实现直流母线电容电压平衡。仿真结果表明,该方法能实现电流参考值跟踪和母线电容电压平衡,有效减小了电流纹波和转矩脉动。

全输入电压范围高功率因数脉冲序列控制DCM Boost PFC变换器

定占空比控制DCM Boost PFC变换器的开关管导通占空比固定,存在输入电流畸变,导致输入功率因数较低。为实现DCM Boost PFC变换器的单位功率因数,需要根据输入电压与输出电压调整占空比,由于运算复杂,低成本的数字控制难以实现。提出了一种DCM Boost PFC变换器的脉冲序列(pulse train,PT)控制方法,以离散化的方式拟合变占空比函数,运算量小,适用于采用低成本的数字控制芯片。实验结果表明,PT控制DCM Boost PFC变换器具有比定占空比控制DCM Boost PFC变换器更高的PF和更低的输出电压纹波。

基于DSP的脉冲序列控制伪连续模式DC-DC变换器研究

脉冲序列控制技术PT(Pulse Train)应用于电感电流断续工作模式DCM(Discontinuous Conduction mode)DC-DC变换器时特性优良,但应用于连续工作模式CCM(Continuous Conduction Mode)变换器时会出现控制问题,因此PT控制变换器带负载能力不足。针对这一突出问题,研究一种新型的PT控制伪连续工作模式PCCM(Pseudo-Continuous Conduction Mode)变换器,将PT控制技术与新型电路拓扑相结合,有效提高了变换器的带载能力。介绍PT控制PCCM变换器的工作原理,运用Matlab软件得出了仿真工作波形,设计了基于DSP的硬件电路,并得出实验波形,进一步证明了相关结论。

一种低压高PSRR电流模带隙基准电压源的设计

阐述一种改进型电流模带隙基准,通过改变传统结构中电流镜的比例,显著地提高了基准电压的PSRR。采用55nm CMOS工艺同时设计了这两种带隙基准电路,电源电压均为1.2V,输出基准电压为0.6V。Cadence仿真结果表明,传统电流模带隙基准和改进型电流模带隙基准在10Hz的PSRR分别为-63.7dB和-129.4dB,在-40~125℃的温度范围内,其温度系数分别为10.4ppm/℃和19.5ppm/℃。

一种基极电流补偿的基准电流源与过温保护电路设计

阐述基于HHNEC 0.18μm BCD工艺,设计并实现一种具有高阶温度补偿的带隙基准电流源。该设计使用双极性晶体管基极电流进行温度补偿,并且不包含运放,精简电路结构的同时在较宽温度范围内均有较为精确的输出。利用电流比较实现带有温度迟滞的过温保护功能,防止热震荡产生的同时保证了芯片工作的稳定性。

高精度、低功耗带隙基准源及其电流源设计

提出一种适用于红外焦平面阵列传感器的高精度BiCMOS电压基准和电流基准设计方案。该方案采用新型电压基准输出级降低Brokaw带隙基准源中的厄尔利效应使电流镜电流完全匹配,同时减小电压基准的输出阻抗;接着利用共源共栅结构的偏置电流提高带隙基准的电源抑制PSR(Power Supply Rejection)特性;最后通过4个MOSFET管将基准电压和电阻电压钳制相等,进而得到一个高精度、低温度系数的电流基准;而以单个二极管连接的MOSFET作为电流基准启动电路的方式,可更进一步降低电路复杂性。系统采用CSMC 0.5μm BiCMOS工艺,利用Cadence Spectre工具对电路进行仿真。结果表明,在电源电压5 V,-40℃到125℃温度范围内,基准电压和基准电流的温度系数分别为13×10-6/℃和31×10-6/℃,输出电流波动低于0.5%,整体电路的PSR为-86.83 dB,解决了恒定跨导基准源精度低的缺陷,符合红外焦平面阵列对基准源高精度、高PSR和低功耗的要求。

高精度电流求和型分段曲率补偿的基准电流源

基于电流求和原理和跨导线性结构,设计了一款分段曲率补偿的基准电流源,并对电阻进行了温度特性优化。所设计的电路无需运算放大器,具有功耗低、结构简单、精度高和电源抑制比高等优点。在0.4μm BCD工艺下,经HSPICE仿真验证表明,在40℃～125℃的温度范围内电流仅变化0.06μA,温度系数为27 ppm/℃;在25℃、7～20 V范围内,基准电流变化率0.000 68%/V;在12 V工作电压下,电路的静态电流为128.09μA。该电路可用于高电压、低功耗、高精度的系统设计中。

一种可校准的低温漂基准电流源

针对由于工艺偏差导致的器件误差和不匹配性会严重降低基准源的性能,在研究器件失配的基础上,设计了幅值在15～80μA之间可调的基准电流源Iref,同时利用温度补偿电路来提高其温度特性.为了进一步提高基准源的精度,提出了一个双向校准电路,它由8bit的外部信号控制校准电流的方向及大小,并采用二进制加权的编码方式实现127级的等比数列电流校准.基于CMOS 0.13μm工艺,在输出电流为15μA,温度范围为-40℃～120℃的仿真条件下,基准电流温度系数为26ppm/℃.实测结果表明,电流源校正范围为-14.3%.Iref～14.3%.Iref,校正精度为0.11%.Iref,可应用在高精度的A/D和D/A转换器等集成电路中.

一种适用于独立小容量交流电网的APF电流基准产生方法

基于通用瞬时无功功率理论,针对独立小容量电网电源内阻抗相对较大引起电压出现零序分量的情况,对APF电流基准算法进行了分析和讨论。对交叉矢量算法进行改进,在保证补偿电流与电源电压正交的条件下使补偿后的电源电流不含零序分量,完全消除三相四线系统中的谐波无功和不平衡状况。以飞机交流电网为例,通过仿真和实验给出了飞机APF在不同条件下基准电流检测的效果,证实了所提方法的正确性和实用性。

一种低温漂低电源电压调整率的基准电流源

利用NMOS管在亚阈值区、线性区和饱和区不同的导电特性,产生正温度系数电流;多晶硅高阻与N阱电阻组成串联电阻,代替线性区的NMOS管,产生与正温度系数电流互补的负温度系数电流。采用自偏置共源共栅电流镜结构,提出一种无运算放大器和三极管的求和型CMOS基准电流源。基于Nuvoton 0.35μm CMOS工艺,完成设计与仿真。结果表明,在-40℃～100℃的温度范围内,电流变化为2.4nA,温度系数为7.49×10^（-6）/℃;在3.0～5.5V的电压范围内,电源电压线性调整率为3.096nA/V;在5V工作电压下,输出基准电流为2.301μA,电路功耗为0.08mW,低频时电源电压抑制比为-57.47dB。

CMOS偏置电流基准源的两级温度补偿方法

提出了一种利用分支电流的正、负温度系数（TC）进行两级温度补偿的新型设计方法，并用标准CMOS工艺实现了一个20μA电流偏置基准源。其结构简单，各参数匹配要求较低，且具有多项参数的设计灵活性，详细探讨了两级温度补偿参数间的各种关系，并给出了相应的解析表达式。电路还包含自启动电路，可避免零电流工作状态的出现。经特许半导体公司0．35μm2P4M工艺流片，芯片测试结果表明，在0-120℃范围内，其温度系数达35.63ppm/℃。

高阶曲率补偿电流模式的CMOS带隙基准源

为获得一个稳定而精确的基准电压，提出了一种适用于低电源电压下高阶曲率补偿的电流模式带隙基准源电路,通过在传统带隙基准源结构上增加一个电流支路，实现了高阶曲率补偿。该电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺，经过Spectre仿真验证，输出电压为800mV，在-40～85℃温度范围内温度系数达到3×10^-6℃^-1，电源抑制比在10kHz频率时可达-60dB，在较低电源电压为1．7V时电路可以正常启动，补偿改进后的电路性能较传统结构有很大提高．

电流叠加型CMOS基准电压源

介绍了一种CMOS基准电压源,该电路由NMOS管阈值电压的温度系数及NMOS管迁移率温度系数形成温度补偿,产生低温度系数的基准电压。与传统的带隙基准比较而言,不需要三极管;另外,通过结构的改进,变成正负温度系数电流叠加型的基准电压源,可以按需要任意调节输出基准电压的值,而且可以同时提供多个基准电压。电流叠加型基准电压源电路已经在3μmCMOS工艺线上实现,基准电压源输出中心值在2.2 V左右,温度系数为80 ppm/℃。

基于曲率补偿的电流基准源的设计

提出了一种利用分支电流的正负温度系数进行温度补偿的新型设计方法。在传统的电流温度补偿的基础上,通过增加一条分支电流对温度特性进行曲率补偿(二阶温度补偿),并且详细地分析了补偿原理。使用XFAB公司的0.6μm CMOS工艺模型进行仿真模拟,得到了较好的仿真结果:在-40℃～135℃温度范围内,其温度系数达到39.8ppm/℃。