一种可实现宽范围电压输出的DC-DC变换器设计

提出了一种实用的可实现宽范围电压输出的平方型变换器,分析了该变换器工作原理,对主电路中的功率管、变压器、二极管、输出电容和输出电感等参数进行了设计。根据设计的结果,制作了变换器,并利用示波器采集了该变换器样机重要元器件的工作波形;对样机效率进行考察,全负荷工作效率在80%以上,占空比最大为0.65,验证了设计的正确性。

宽输入电压范围的软开关四路均流LED驱动器

为了应对LED的不同输入电压等级应用场合,提出了一种具有宽输入电压范围的四路LED驱动器。该驱动器将Buck-Boost结构集成到全桥网络中,通过不同的开关组合工作在不同的模式,从而获得宽增益。采用无源均流方式实现了四路LED输出均流。由于驱动器的工作特性,开关管无需添加无损缓冲电路即可在全范围内实现零电压开通。详细分析了该驱动器的调制策略、工作原理和性能。最后,搭建了一个69 W的实验样机,实验结果表明该驱动器的输入电压范围为17 V~216 V,均流误差低于3.7%,最大效率可达97.8%。

一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器

为解决传统LLC谐振变换器在光储系统等宽电压范围应用中存在整体效率低和开关频率范围宽等问题,提出一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器。该变换器具有双通道和三通道两种工作模式,通过组合不同模式下的增益实现宽输出电压范围。变换器能在全电压范围内实现软开关,工作于固定开关频率,具有参数与磁性元件设计简单等优点。详细分析变换器各种工作模式的原理与增益特性,并明确变换器实现ZVS的条件。最终基于GaN开关器件设计并搭建一台输入电压200 V、输出电压5~20 V、最大功率200 W的实验样机,验证所提拓扑的可行性与理论分析的正确性。

改进型宽输出电压范围功率因数校正电路及控制方法

为了在高功率因数、低谐波畸变率要求下进一步拓宽功率因数校正电路的输出电压范围,实现功率因数校正电路在更广泛领域的应用价值,提出了一种改进型宽输出电压范围功率因数校正电路及控制方法。首先,分析了所提出改进型宽输出电压范围功率因数校正电路的基本工作原理;然后,在传统双环控制基础上,引入了自适应占空比补偿环节,不仅提高了所提电路的功率因数,还降低了所提电路的总谐波畸变率;最后,开发了一台3 kW改进型功率因数校正器样机,对所提拓扑结构和控制方法进行了验证。试验结果表明,采用本文所提改进型功率因数校正电路可在50~500 V输出电压范围内以高功率因数和低谐波畸变率状态运行。

一种Boost型宽电压范围输入LLC谐振变换器

传统的桥式LLC谐振变换器不适合宽电压范围输入,且其输入电流断续。为此提出了一种新型的Boost型LLC谐振变换器。通过集成两个交错并联的Boost电感,不仅可以拓宽LLC变换器的增益范围,而且可以显著减小输入电流的纹波,因此该变换器适合用在光伏、燃料电池等可再生能源发电系统中。与传统的脉冲频率调制控制相比,该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,励磁电感和Boost电感对变换器的增益特性影响很小,可以简化谐振参数的设计,同时定频控制也有利于磁性元器件和滤波电路的设计。首先介绍了该变换器的工作原理;然后通过时域分析,对该变换器的增益特性进行了深入研究;之后对变换器的ZVS软开关条件进行了详细的分析;最后建立了一台120~240 V输入、24 V/25 A输出的实验样机,实验结果验证了变换器的实用性及理论分析的正确性。

一种具有宽输入电压范围的集成Buck-Boost LLC级联变换器

研究一种集成Buck-Boost LLC（integrated Buck-Boost LLC,IBBLLC）变换器。该变换器适用于宽输入电压范围场合的应用,通过开关管的共用变换器减少了开关管数量。通过采用PWM＋Phase-Shift控制,使得原边各个开关管在全输入电压和全负载范围内均能够实现零电压开通（zero voltage switching,ZVS）。文中首先介绍变换器的拓扑结构及直流增益。其次详细分析变换器的工作模式及前级电感Lb对变换器性能的影响,为变换器参数的选取提供了理论依据。此外,研究变换器的ZVS特性,给出变换器能够实现ZVS的工作区域。最后搭建一台200～450 V输入、14 V/80 A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性及方案的可行性。

一族宽输入电压范围正激变换器拓扑

研究宽输入范围应用的正激变换器拓扑族,利用RCD支路实现变压器磁复位补偿,使得开关管占空比可以大于0.5。提出RCD正激变换器原边电路的3种开关单元:RCD正激正单元、RCD正激负单元和RCD正激复合单元,开关单元由开关管、RCD支路和变压器构成;提出由上述基本单元串并联构造正激变换器拓扑的方法,并得到一系列对称RCD正激拓扑和非对称RCD正激拓扑。给出拓扑和分析实例,并以其中一个拓扑为例,进行实验验证。

宽电压范围双移相控制多倍压高增益软开关隔离升降压变换器

提出一种适用于宽电压范围、低电压输入应用场合的多倍压高增益软开关隔离升降压变换器及其控制方法。通过将倍压型双有源桥变换器与倍压整流电路相结合,实现了高增益隔离升降压变换。通过采用双移相控制策略,使得一次、二次侧开关管能够在宽电压和宽负载范围内实现软开关,且二极管都可以实现零电流关断、无反向恢复损耗。变压器漏感可以作为能量传输电感的一部分,不存在漏感引起的电压尖峰问题,且一次侧开关器件的电压应力钳位在输入电压,二次侧开关器件的电压应力仅为输出电压的一半,器件电压应力低。详细分析了变换器的工作原理、控制策略和特性,实验验证了所提出拓扑及其控制方法的正确性和有效性。

适用于照明和可见光通信的宽输入电压范围的分段式LED驱动电路

当照明与可见光通信(VLC)相结合时,LED及其驱动电路便获得了更宽广的应用舞台。适用于照明和可见光通信的LED驱动电路既需要满足电气照明标准又需要满足通信要求。本文以输入电压自适应的恒定功率照明为主体,提出局部归零开关键控(RZ-OOK)调制的LED电流控制方法,使分段式LED驱动电路在宽输入电压范围内兼具照明和可见光通信的功能。样机的实验测试结果表明:照明模式下,PF值和THD值都符合电气照明标准,而且输出功率可保持恒定;连续少帧VLC模式下,PF值和THD值也都符合电气照明标准,而且输出功率波动较小,适合照明和可见光通信两用;连续多帧VLC模式下,仅PF值符合电气照明标准,而且输出功率波动较大,更适合可见光通信的应用。

一种新型具有暂升和暂降补偿功能的宽范围动态电压校正器

研究了一种新型的宽范围动态电压校正变换器,详细地分析了其工作原理、关键参数设计和控制方案。该动态电压校正器通过对直流母线电压控制拓宽电网电压暂降的校正范围并实现对电网电压暂升的校正。通过采用三电平半桥逆变以及合理设计输出滤波器参数,保证了输出电压波形质量。通过合理的控制参数设计,输出电压具有较好的稳态精度和快速的动态响应。样机实验验证了该动态电压调节器方案的可行性和理论分析的正确性。

一种新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器

介绍了一种用于环境温度监测的新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器,采用0.13μm标准CMOS工艺的厚氧器件实现,芯片面积为37μm×41μm。该温度传感器在-20～60°C的温度范围内,采用两点校正方法之后,温度误差为-0.2°C/0.5°C。该温度传感器可以在1.8～3.6V的电源电压范围内安全可靠地工作,并且具有较高的电源抑制比。测试结果表明,其输出电压斜率为3.9mV/°C,1.8V下功耗为1.3μW。

宽电压范围运行压缩机电机无位置传感驱动系统设计与实现

为了实现冰箱压缩机在较宽的输入电压范围内正常运行,以C2000系列微控制器为核心,设计了带有直流母线电压调节环节的永磁无刷电机无位置传感器驱动系统。电压调节环节的Boost电路采用电压与电流双闭环控制方式,在输入电压波动时能有效稳定直流母线电压,满足电机驱动的电压需求;电机驱动部分设计了转子角度观测器,实现了永磁无刷电机的无位置传感器高性能矢量控制;驱动系统的升压电路与电机驱动电路由同一颗MCU的不同核心分别解耦控制,简化了系统结构,降低了系统成本。试验结果表明,设计的驱动系统在90 V^300 V输入电压范围内均可实现压缩机正常启动和运行,实现了高精度的无位置传感器控制,有效提高了冰箱压缩机在电压波动情况下的运行性能。

具有宽输出电压范围的LLCLC谐振变换器

为了解决LLCLC谐振变换器增益对负载变化敏感、输出电压范围大小与转换效率相互制约的问题,提出一种基于脉冲宽度调制(PWM)倍压整流单元的LLCLC谐振变换器拓扑,对于不同的电压输出模式分别采用脉冲频率调制(PFM)和PWM调制方式;采用基波近似法分析LLCLC谐振网络的增益特性与功率传输特性,分析采用PWM调制方式时变换器的无功环流特性,建立谐振频率f_(r1)、f_(r3)和陷波频率fr2的关系,对谐振元件进行参数设计,分析开关管的零电压开通(ZVS)实现方法,并给出LLCLC谐振变换器的PFM_FR、PWM_FD和PWM_DT 3种运行模式切换策略。最后,针对一台容量250 W、输入30 V、输出18~112 V的样机进行实验,验证了所提LLCLC谐振变换器拓扑及其调制方法的有效性,输出电压范围为1~6.2,转换效率达到96.1%。

基于准谐振技术的宽输入电压范围双管反激电源设计

本文设计了一种基于变频控制芯片L6565D的宽输入电压范围双管反激电源,应用于光伏电站系统中的辅助电源;其输入电压范围可达DC200-1000V,L6565D根据采集输入电压的变化情况实现不同电压段的电流环限流点的调节,同时利用检测变压器磁复位状态来控制两个开关管工作于谷底导通模式,实现软开关功能。

矩阵变压器+移相控制宽电压范围LLC变换器

针对服务器电源等对稳态效率和暂态升压能力具有特殊需求的应用场合,研究一种基于矩阵变压器的LLC谐振变换器。稳态时,变换器工作在谐振频率点附近,保证其具有高效率;交流输入电压跌落时,通过引入的混合整流电路并结合移相控制实现变压器等效匝比的调节,进而使变换器具备额外的升压调节能力、实现输出电压的稳定。以双变压器LLC谐振变换器为例,详细分析变换器的工作原理和工作特性,实验验证了所研究方案的可行性与有效性。

一种带辅助双向开关单元的宽输入电压范围LLC谐振变换器

以软开关特性及高效而著称的LLC谐振变换器,往往需要具备宽输入电压范围,以满足掉电保持时间的实际应用要求。常采用降低励磁电感值的方法,但会增大谐振网络回流功率,降低运行效率。为此,提出一种带辅助双向开关单元的LLC谐振变换器,能够在输入母线电压跌落时,充分利用辅助双向开关单元,使得变换器能够在较大的励磁电感下,实现高电压增益和高效常态运行。该文详细描述分析了变换器在常态和掉电保持两种模式下的运行过程、电压增益特性及谐振元件设计约束条件,为变换器的设计提供了理论基础。进而,搭建了工作电压200~390V,输出48V/21A的样机。实验结果表明,该文所提出的变换器兼具常态运行时高效率和掉电保持运行时宽输入电压范围的优点,应用价值高。

应用于宽输入电压范围的两模式切换型软开关谐振直流变换器

该文提出一种具有两模式切换运行特性的软开关谐振型直流变换器,通过控制辅助开关管的通断,来改变谐振腔结构进而决定变换器的运行模式。该变换器共有两种工作模式:LLC模式和LLCC模式。结合LLC谐振变换器的参数设计方法及所提变换器的特点,设计出可以同时满足两种运行模式要求的参数。通过对模式切换点进行优化选择,变换器可以在较窄的频率范围内同时实现高效率和宽增益范围的目标。另外,在不增加拓扑复杂度的基础上引入额外的谐振零点,实现了内在的过电流保护功能。最后,搭建一台1kW的实验样机来验证上述理论分析的正确性。实验结果表明:所提变换器具有优良的性能,当输入电压从150~400V变化时,输出电压一直稳定在400V,所测最高效率值为97.3%。

一种高效率的宽输出电压范围LLSC谐振变换器及其控制方法

针对LLC谐振变换器高效率优势难以适应宽输出电压范围应用的问题,该文给出一种调节等效电容值的调压方式,提出一种LLSC谐振变换器拓扑及协同控制方法。该拓扑在LLC谐振变换器的电容旁加入由反向串联功率器件组成的旁路。调节旁路功率器件与逆变桥功率器件间滞后时间,连续调节等效电容值、改变输出电压。在这种调压方式基础上,调节开关频率,降低励磁电流、谐振电流有效值,从而降低损耗。分析了所提出变换器的工作原理、换流过程、电压增益模型及协同控制方法。最后,设计了一台400W的LLSC谐振变换器样机,实验结果验证了所提拓扑及协同控制方法的可行性。

宽输入共模电压范围电流检测放大器的研究与设计

针对高端电流检测放大器输入级对宽输入共模电压范围的要求,对宽输入共模电压范围放大器的输入结构开展了研究,提出了一种宽共模输入范围的输入级结构,特点是具有低输入偏置电流,并能兼顾高低共模电平工作的需要.给出了整个电流检测放大器的电路设计.该放大器在1.5μm BCD工艺下设计实现.芯片的测试结果表明,当采用5V单电源供电时,电路的输入共模范围可达0~30V,最大总误差不超过1.67%.

基于准谐振技术的宽电压范围双管反激电源设计

设计了一种基于变频控制芯片L6565D的宽电压范围双管反激电源,其输入电压范围为200～1 000 V,作为系统的辅助电源应用于光伏电站中;L6565D通过采集输入电压的变化情况实现不同电压段的电流环限流点的调节,同时利用检测变压器磁复位状态来控制两个开关管工作于谷底导通模式,实现软开关功能。其准谐振工作模式降低了开关管开通损耗,改善了电磁兼容EMC(electromagnetic compatibility),提高了整机效率,节约了成本。目前该款电源已经成功应用到光伏系统中,取得了良好的效果。