断续导电模式Buck变换器双脉冲跨周期调制技术

提出一种新的控制开关功率变换器的调制技术:双脉冲跨周期调制(dual pulse skipping modulation,DPSM)技术。不同于脉冲跨周期调制(pulse skipping modulation,PSM)技术采用单控制脉冲实现输出稳压,DPSM技术把单控制脉冲扩展为双控制脉冲,可克服PSM控制的开关功率变换器存在较大输出电压纹波的缺点。以工作在断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)下的Buck变换器为例,说明DPSM技术的工作原理和控制规律。仿真和实验结果表明,有着良好瞬态性能的DPSM Buck变换器与PSMBuck变换器相比具有较低输出纹波,与脉冲序列(pulsetrain,PT)控制Buck变换器相比具有较宽的负载可调范围。

脉冲跨周期调制连续导电模式Buck变换器低频波动现象及其抑制技术

揭示并分析了连续导电模式(CCM)脉冲跨周期调制(PSM)Buck变换器中输出电压低频波动现象及其形成机理,提出了一种应用电感电流纹波注入反馈(ICRIF)法来抑制该现象的技术。结果表明,输出电容串联等效电阻(ESR)是影响PSM CCM Buck变换器控制性能的关键参数。选用较小ESR输出电容时将引发输出电压低频波动;而选用较大ESR输出电容时可抑制该现象,但输出电压纹波仍然很大。利用ICRIF法,可以抑制低ESR输出电容时的低频波动现象,还可以有效降低输出电压纹波。电路实验结果验证了理论分析和电路仿真的正确性。

脉冲跨周期调制Buck变换器输出电压纹波研究

以工作在断续导电模式(DCM)的脉冲跨周期调制(PSM)Buck变换器为例,基于一个控制脉冲序列循环周期内输出电压变化量为零的理论,推导出功率脉冲与跨周期脉冲数量比的关系式,进而得到功率开关管驱动信号的有效工作频率计算公式。通过详细分析输出电压纹波的产生机理,推导出不同控制脉冲序列循环周期下的输出电压纹波计算公式。电路仿真和实验结果很好地验证了理论分析的正确性。

电流型双脉冲跨周期调制Buck变换器研究

提出一种断续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)Buck变换器的电流型双脉冲跨周期调制(Dual Pulse Skipping Modulation,DPSM)技术。与电压型DPSM技术比较,电流型DPSM技术采用双环控制技术,检测电感电流以产生具有不同占空比的控制脉冲,克服电压型DPSM开关DC-DC变换器无法检测电感电流的问题,有效防止启动过程中电感电流过冲现象发生。以DCM Buck变换器为例说明电流型DPSM技术的原理和输出电压纹波与脉冲组合之间的关系。运用动力学分析方法建立电流型DPSM DCM Buck变换器的离散时间模型,得出高功率脉冲、低功率脉冲以及跨周期脉冲的组合规律。最后,给出仿真和实验结果,表明有着良好瞬态性能的电流型DPSM Buck变换器低输出电压纹波与较宽的负载可调范围等优点。

基于SG3525的脉冲跨周期调制DC/DC变换器

分析和研究了脉冲跨周期调制(Pulse Skip Modulation,简称PSM)的基本原理及工作特性,给出了以脉宽调制芯片SG3525为核心,采用PSM脉冲跨周期调制的一种DC/DC升压型开关电源的结构设计,并对该设计进行了实验测试,结果表明PSM调制模式可以有效解决变换器在轻负载情况下电源效率低的问题。

脉冲跨周期调制开关电源的特性研究

对脉冲跨周期调制(PSM)开关电源的特性进行了研究。这类开关电源的效率比常规的脉冲宽度调制(PWM)高,且基本上与负载无关;通过状态机对负载进行离散侦测以及电流极限模糊控制模式,提高了电源的响应度;通过频率抖动,降低了开关电源的电磁干扰影响。这类开关电源集远程遥控关断、外部可编程、智能保护、同步等功能于一体,隐现了功率系统级发展的一种途径。

基于脉冲跨周期调制的DC-DC变换器自适应电压调节技术

为实现减小数字电路的供电电压来降低其能量消耗的目的,该文提出基于脉冲跨周期调制(PSM)的DCDC变换器自适应电压调节(AVS)技术。AVS技术通过追踪和探测关键路径复制(CPR)的延迟时间自适应地调节数字电路的供电电压。同时,具有自适应占空比的PSM调制模式(APSM)被用来改善轻负载下变换器输出电压的纹波和效率。实验结果显示,当负载工作频率在30~150 MHz范围内变化时,输出电压在0.6~1.5 V之间稳定输出。和传统的固定工作电压相比,该文设计的DC-DC变换器最大可节省83%的能耗。

脉冲跨周期调制连续导电模式Buck变换器低频波动现象研究

揭示了脉冲跨周期调制(pulse skipped modulation,PSM)电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck变换器中存在的低频波动现象,分析了PSM调制CCM Buck变换器的能量转换过程,阐述了低频波动的产生机理,给出了低频波动的判断条件.建立了PSM调制CCM Buck变换器的同步开关映射模型,基于该模型给出了电感电流与输出电压随输出电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)变化的分岔图,分析了ESR对低频波动的影响.为消除PSM调制CCM Buck中存在的低频波动,提出了电容电流脉冲跨周期调制(capacitor current pulse skipped modulation,CC-PSM)方法.研究结果表明:在ESR较小时,CC-PSM调制CCM Buck变换器消除了PSM调制CCM Buck变换器存在的低频波动.仿真与实验结果验证了理论分析的正确性.

脉冲序列调制-脉冲跳周期调制Buck变换器研究

脉冲序列调制(Pulse Train Modulation,简称PTM)采用高、低能量脉冲对开关变换器的输出电压进行调整,其动态响应速度快,控制器设计简单,但同时开关变换器轻载效率低,输出电压纹波大。脉冲跳周期调制(Pulse Skipping Modulation,简称PSM)采用ON/OFF控制对输出电压进行调整,虽然提高了开关变换器的轻载效率,但也存在输出电压纹波大的缺点。结合PTM与PSM调制技术,提出了开关变换器的PTM-PSM调制技术,在保留PSM调制轻载效率高的同时,降低了输出电压的纹波。最后设计了基于PTM-PSM调制的Buck变换器,通过实验验证了分析结果。

开关变换器调制技术的分类与综述

对开关变换器的调制技术进行了系统性的归纳与总结,并给出了5种分类方式,即恒频调制和变频调制、连续调制和离散调制、模拟调制和数字调制、线性调制和非线性调制,以及基本型调制和组合型调制。将脉宽调制（pulse width modulation,PWM）和脉频调制（pulsefrequency modulation,PFM）视为基本型调制,则其余的调制技术均可以认为是基于PWM和/或PFM的组合型调制。根据对偶性与相通性,系统地分析了基本型调制和组合型调制（包括脉冲序列调制、脉冲跨周期调制、正弦脉宽调制、空间矢量脉宽调制等）的原理和特点,揭示了各种调制技术的区别与联系,推断出了脉冲ON调制、正弦脉频调制、空间矢量脉频调制等新颖调制技术。最后,给出了综述结论与研究展望。

一种基于PWM-PSM调制模式的汽车电压调节器

为了提高汽车电压调节器在轻载时的效率,设计了一种基于PWM-PSM调制模式的调节器。中载或重载时采用PWM调制模式,轻载时采用PSM调制模式。系统负载的轻重通过检测励磁调整管导通的占空比来判断。基于CSMC 40 V BCD工艺进行流片,测试结果表明,占空比小于25%时采用PSM调制模式,占空比大于或等于25%时采用PWM调制模式。与传统PWM调制模式相比,轻载(励磁电流小于1.1 A)时,该调节器的效率至少提高了23%。

功率系统级芯片概念

文章提出了功率系统级芯片(PSoC,PowerSystemonChip)的概念,介绍了PSoC的几种基本技术;综述了该领域内近年来的一些研究成果:PSoC中超深亚微米非均匀沟道DMOS阈值特性,He注入高速瞬态特性,新型功率变换调制模式———脉冲跨周期调制(PSM,PulseSkipModulation)等。期望能对PSoC的发展起到抛砖引玉的作用。