采用峰值电感电流控制的直流-直流电压转换器

针对可穿戴设备需要小型化和适应各种应用场景要求的问题,提出了一种单电感多输入多输出的升压-降压型DC-DC转换器,以采集多种能量为可穿戴设备供电。由于转换器既需要高的效率,又需要稳定的负载电压,提出了结合峰值电感电流控制策略和基于阈值变频策略的峰值电感电流脉冲频率调制技术。峰值电感电流脉冲频率调制技术根据各输入输出端口状态来改变能量传输频率,从而实现各能量源最大功率点追踪和负载端电压的调制;同时,通过控制每次能量传递时流过电感的峰值电流大小,提高转换效率并降低输出电压纹波。此外,采用两种低功耗控制策略以降低控制电路功耗:使用低供电电压为控制电路供电;令部分控制电路断续工作。采用华润上华CMOS 0.18μm工艺完成了转换器电路及版图设计,并进行了仿真验证。后仿真结果表明,在0.2～3V输入电压范围和0.001～3mW负载范围内,转换器效率能够保持在73.8%以上,控制电路功耗小于300nW。

本质安全型Buck变换器的电感电流分析

分别对Buck变换器工作在连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)时的电感峰值电流进行了分析,指出无论变换器工作在CCM还是DCM,其电感峰值电流均随输入电压的增大而增大,随负载电阻和电感的增大而减小。得出在给定输入电压和负载变化范围内,在最高输入电压和最小负载电阻时,且变换器工作在CCM下的最大峰值电感电流就是变换器在整个动态工作范围内的最大电感电流。最后仿真结果验证了理论分析的正确性。

恒流输出反激变换器分析

在分析恒流输出反激变换器基本工作原理的基础上,根据恒压输出反激变换器的稳态关系推导出恒流输出反激变换的稳态关系。定义了连续度的概念,以便于分析变换器不同工作模式。分析了恒流输出反激变换器的输入电压和负载电阻对连续度、占空比和峰值初级电感电流的影响,得出连续度、占空比和峰值初级电感电流随输入电压和负载电阻变化的规律。设计了一台恒流输出反激变换器,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

轻载高效Buck转换器设计及其纹波控制方案

提出了一种峰值电流模式PWM下的轻载高效Buck DC-DC控制方案。该方案根据负载大小来自适应调节开关频率和电感电流峰值,实现宽负载范围内高的转换效率和对输出纹波的控制。把误差信号与负载自适应的门限相比较,以判定转换器工作模式。在轻载模式下,通过循环开启或者关闭振荡器来降低转换器的开关频率,降低开关损耗。详细推导了在保持输出电压纹波不变的情况下,负载自适应门限与负载大小之间的关系,并在典型应用下得到二者呈线性关系的结论。采用0.5μm BCD工艺进行仿真,结果显示,在输入电压12 V,输出电压3.3 V下，轻载时最高有94．2％的转换效率，在负载从10mA到500mA变化时，轻载模式纹波为120～140mV，与理论分析的控制纹波130mV较为符合。

输出本质安全型准谐振反激变换器分析

在给定的输入电压和负载变化范围内,分析了准谐振反激变换器的输入电压和负载电阻对其开关频率、输出纹波电压和峰值电感电流的影响,总结了其变化规律,得出了满足电气指标要求的电感和输出滤波电容最小设计值,使得最大输出短路释放能量最小。

Buck恒流变换器负载调整率的研究

针对传统LED电源存在负载调整率差的问题,采用了一种基于输出电压反馈的电感电流补偿控制策略,用负载电压信号补偿负载调整引起的输出电流偏差。对影响Buck恒流拓扑负载调整率的因素进行了理论分析,结合工程应用数据,优化了负载调整率的控制策略。最后在一台200 W恒流LED电源样机上进行了实验验证,负载调整率从0.03%/V降到了0.01%/V,验证了所提控制方法的正确性,达到了优化负载调整率的效果。