一种宽输入范围高侧保护控制器电路设计

为满足复杂应用环境下对负载提出的严苛要求,设计一种具有宽输入范围的高侧保护控制器电路,可在正常开/关转换和故障条件下实现对高侧NMOSFET的智能控制。电路采用0.18μm 120 V BCD工艺设计,输入电压工作范围为5.5 V至65 V。在电路芯片中加入保护电路,对上电复位、过压、欠压等进行保护;以振荡器、电荷泵、故障比较器等构成控制电路;为防止芯片误触发关断外部NMOSFET,设计加入故障触发延迟时间电路。仿真结果表明,该电路芯片能够在标准输入电压范围内正常工作,栅源电压大于10.5 V,达到预期设计要求。

一种独立光储发电系统用宽输入范围非隔离三端口变换器

针对独立光储发电系统中光伏电池输入电压的不稳定性,提出一种能够在大于和小于储能端口电压范围内工作的宽输入范围非隔离三端口变换器,可以实现光伏电池、蓄电池和负载之间的能量流动和功率平衡。该文所提变换器是由传统的Buck、Boost和Buck-Boost变换器分别与双向升降压四开关Buck-Boost(FSBB)变换器进行组合得到。FSBB用于连接光伏电池和蓄电池端口,可以削弱储能端口电压对光伏端口电压的约束,满足光伏端口宽电压输入的应用需求,增加了系统的稳定性。该文以Boost变换器和FSBB变换器进行组合为例设计实验样机,通过实验验证了该变换器理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。

一种大功率宽输入范围AC/DC开关电源设计

随着全球对能源问题的越来越重视,电子产品的耗能问题将愈来愈突出,如何降低功耗,提高供电效率成为一个亟待解决的问题。传统的线性稳压电源效率低、体积大、耗能大。开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点。正因为如此,开关电源被誉为高效、节能型电源,代表着稳压电源的发展方向,并已广泛应用于各种电力电子设备中。

一种宽输入范围高电源抑制比的带隙基准源

基于CSMC 0.5μm BCD工艺,设计了一种具有高电源抑制比的带隙基准电路。此电路可以在较宽电源电压(4~36V)范围内实现较小的温度系数变化,-40℃~125℃范围内的温度系数为8.93×10-6/℃~9.02×10-6/℃。通过将基准参考点设置于负反馈环路中,能够有效地提高基准电路的电源抑制性能。当电源电压为4~36V时,电源抑制比分别为-132^-98dB@dc,-54.7^-55.5dB@1 MHz,线性调整率为0.009%/V,满足DC-DC转换器的应用需求。

一种宽输入范围CMOS模拟乘法器的优化设计

设计了一种基于CMOS工艺设计的宽输入范围的Gilbert单元乘法器。通过在乘法器的输入端加入有源衰减器和电位平移电路,增大了乘法器的输入范围(±4 V)。该乘法器采用TSMC 0.35μm的CMOS工艺进行设计,并用HSpice仿真器对电路进行了仿真,得到了电源电压为±4 V,以及线性电压输入范围为±4 V时,非线性误差小于1.0%,乘法运算误差小于0.3%,x输入端的-3 dB带宽为470 MHz,y输入端的-3 dB带宽为4.20 GHz的良好结果,整个乘法器电路的功耗为2.82 mW。

一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器设计

为了将CAN(Controller Area Network)总线上的-12~12 V的信号转化为0~5 V的串行数字信号,设计了一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器。实现的方案是先使用电阻将电源和总线上的信号线性叠加得到5 V电压内的信号,再使用全差分放大器进行钳位,使用共模反馈稳定共模工作点,最后使用对尾电流进行温度补偿的内部正反馈的迟滞比较器比较得到数字信号。基于VIS 0.4μm BCD工艺,使用Hspice进行了仿真验证。仿真结果表明:电路能够将-12~12 V的电压比较得到正确的数字信号。在常温即25℃,TT工艺角下,迟滞门限为108.9 mV。在温度从-40℃~125℃变化时,迟滞门限电压变化小于9.16 mV,温度系数为0.0555 mV/℃。

一种宽输入范围的双桥LLC谐振变换器

提出一种新型的宽输入电压范围的双桥LLC谐振变换器。该变换器可以看作是由全桥LLC电路和半桥LLC电路共同构成。相比于传统的变频控制,该变换器采用定频PWM控制,励磁电感值对变换器增益影响较小,可简化谐振参数选择过程,且更有利于磁性元器件的设计。变换器在全负载范围内能够实现原边开关管的ZVS开通和副边二极管的ZCS关断。首先详细介绍该变换器的拓扑结构和驱动时序及工作原理,然后对增益特性及软开关进行分析。最后搭建1台120~240 V输入、24 V/20 A输出的实验样机,对理论分析进行验证。

基于TOPSwitch-JX的宽输入范围精密仪表电源设计

为提高仪表电源的性能,保证仪表正常、稳定地工作,设计了一种宽输入电压范围的精密仪表电源。本系统以新型电源转换芯片TOPSwitch-JX为核心,设计反激式电路结构,并采用钳位式的RCD缓冲电路吸收剩磁能量,减小输出纹波和噪声,以提高电源转换效率。同时,设计了5绕组式的高频变压器,实现了3路电压隔离输出。实验结果表明,该电源具有工作稳定、输出纹波小、输入电压范围宽的优点,适合于作为精密仪表电源,可以广泛地推广和应用。

宽输入范围高动态响应放电调节器的研究

为了满足放电调节电路宽输入范围、高动态响应的要求,针对100 V母线电压的电源控制器放电调节器进行设计,提出基于精确小信号模型的电压电流双闭环控制环路设计方案。通过波特图和仿真分析验证控制回路的稳定性和合理性。最后给出了1.8 kW样机的实验结果,验证了理论分析的正确性。

一种适合宽输入范围的双电压输入功率变换器

在新能源发电领域,通过多输入电力电子变换器代替多个单输入变换器,可降低成本,提高系统的效率和稳定性。这里提出一种具备宽输入电压范围的双输入电力电子变换器,其具备结构简单、宽输入电压范围和良好的容错能力。具体而言,分析了变换器的工作原理,并给出了变换器的稳态特性,最后通过搭建样机验证了理论分析的正确性和可行性。

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%。

一种宽输入瞬态增强LDO设计

当应用于恶劣的电子电路环境中时,汽车电子中电源管理类芯片可能发生瞬态高压和线路的动态变化。为了拓宽输入范围和改善瞬态响应性能,提出了一种宽输入瞬态增强低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator, LDO)设计。采用预稳压电路将输入高电压转化为低压电源,为电路内部模块供电来实现宽输入。主环路使用双调整管设计方式,通过添加快速响应通路的方式加快环路对输出电压变化的响应速度,结合快速放电电路以实现快速瞬态响应。应用米勒调零补偿和零点补偿方法以保证不同带载条件下环路的稳定性。仿真结果表明,设计LDO电路输入电压的范围为3~40 V,预稳压电路可以将输入的高电压降压至2.8 V;LDO输出电压典型值为5 V,最大可带载150 mA;当负载电流发生150 mA的跳变时,输出的上冲电压和下冲电压分别为40.32 mV和55.77 mV。与已有的相关设计相比,所提设计实现了较宽的输入范围,同时具有较好的瞬态响应性能。

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200~400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。

宽范围输入电流馈电DC/DC变换器研究

随着直流配电网的进一步升级,储能电池、燃料电池、光伏发电等设备对较宽输入电压和负载范围的需求日益明显,现有研究已经克服了传统电流馈电隔离变换器的主要缺点并同时适用于宽输入电压范围和宽负载范围应用,但在实际的电力电子设计和实现中,这些研究并未充分利用器件特性,造成变压器、电容器等关键器件利用率较低。基于此提出一种电流馈电双电感谐振型全桥DC/DC隔离变换器。变换器可工作在D<0.5的情况下,使其适用于宽输入电压范围的应用。考虑到电力设备利用率、变压器利用率、感应能需求和直流电容器利用率等主要重要因素,进行参数优化设计。基于3.6 kW实验平台验证该拓扑的可行性,并证明电流馈电双电感谐振全桥DC/DC隔离变换器能够用于宽输入电压范围的场景。

一种适用于FADEC系统的宽输入范围AC/DC变换器

针对航空发动机全权限数字电子控制（FADEC）系统专用发电机的输出特性,提出一种电流回馈型恒流变频AC/DC（交流/直流）变换技术,以适应专用发电机的宽输出范围,满足FADEC系统的供电需求.给出了该技术的控制策略、拓扑结构、工作原理、过压故障检测及保护设计方法.试验结果表明：该变换器工作稳定,在-55~125℃全温范围内,满足国家军用标准飞机供电特性（GJB181A）对电源的相关规定.研究成果已成功应用于某型航空发动机数字控制系统中,并通过了台架试车和飞行平台试验.

一种宽输入电压范围高PSRR线性稳压器

基于HHNEC BCD工艺,设计了一种输入电压范围为5.4-40 V,输出电压为5 V的线性稳压器。为了获得高电源电压抑制比,电路采用二级稳压结构,基于耗尽型MOS管的预稳压器将输入电压稳压到5.2 V,再使用一种输出端接2.2μF电容的低压差稳压器（二次稳压器）得到最终输出电压5 V。Hspice仿真表明,PSRR在100 k Hz以下时优于-90 d B,在1 MHz以下时优于-70 d B。

用于能量收集的低功率宽带宽输入整流器

本文提出了一种具有宽动态输入功率范围的宽带整流器,主要用于低输入功率条件。提出的整流器利用肖特基二极管的单向导电性和并联型电路拓扑结构进行整流。在提出的结构中,采用了由两级微带线和匹配电感组成的宽带阻抗匹配网络,以减少失配损耗,并在工作范围内实现高射频到直流的功率转换效率(PCE)。其中匹配电感是为了抵消二极管的电容。提出的整流器被设计、优化、仿真、制造和测试。测试结果与仿真结果非常吻合。在输入功率范围为-1~10 dBm,带宽为1.8~2.8 GHz(相对带宽为43.4%)的情况下,PCE大于50%。此外,在输入功率为10 dBm时,PCE峰值为76.4%。与以前的类似工作相比,本文提出的整流器工作于最低的功率水平,使其在射频能量收集的发展中具有重要的应用前景。

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。

一种用于宽输入Buck的多电源轨电路

采用0.18μm BCD工艺,设计了一种用于宽输入Buck的多电源轨电路。该电路由一条闭环电源轨和多条开环电源轨组成。闭环电源轨由无需预降压的宽输入LDO提供。通过电荷泵箝位和辅助箝位电路,在自举电容恒流充电时,可将开环电源轨箝位在几个固定的电位。电路仿真表明,在5~45 V的输入条件下,闭环电源轨都能稳定输出3.996 V的电压,线性调整率为0.62μV/V。在上下管交替导通时,开环电源轨VDD0被箝位在6.35~6.72 V。在负载阶跃时,开环电源轨V_(DD1)在4.084~4.167 V内变化。