一种新型车载宽输出范围LLC谐振变换器

LLC谐振变换器由于具有天然的软开关属性而备受青睐,但电压增益可调范围有限,开关频率范围过宽的缺陷限制了其应用场合。鉴于此,这里提出了一种具有模式切换功能的“I-H”型电路拓扑,并且提出了一种不对称脉宽调制(PWM)控制实现三电平,利用谐振电流周期性特性,在不额外引入开关的前提下保证电容均压。通过模式切换以及控制策略的转换,得到低、中、高3种电压增益模式,在不改变输入电压及谐振元件参数的前提下拓宽了输出电压范围。这里将其与传统的LLC拓扑进行对比,对3种电压增益分别进行了模态分析,并分析了变换器的软开关条件,为参数选取提供依据。最后搭建了一台1500W的实验样机验证了所提电路拓扑及混合控制策略的适应性和准确性。

放大器最大输出范围的分析

分析了放大器在接有不同负载形式下的最大输出范围,这对更加完善地认识一个放大电路颇有意义,具有实用价值.

一种带有宽输出范围的高效LCC谐振变换器

此处提出一种带有宽输出范围的高效LCC谐振变换器参数优化设计方法,采用改进基波分析法对谐振变换器进行原理分析,基于此得到谐振参数与导通角、输入阻抗角和开关频率的关系曲线,以此选择谐振参数。在磁芯结构选型中,采用部分交错结构增加初级和次级的耦合,降低了寄生电容和漏感,减小了损耗。所提变换器通过采用新型开关器件和高频变压器,具有输出电压宽、电压应力低和软开关的特性,适用于高频、宽输出及大功率场合。最后搭建了一台400~800 V输出、输出功率500 W的样机,满负荷时最高效率可达96%。实验结果和理论分析吻合较好,验证了所提谐振变换器理论分析和参数设计的正确性。

一种多模式宽输出三桥臂DC-DC变换器

针对传统LLC谐振变换器重载工作时电压增益低,难以实现宽范围输出,同时低增益工作时开关频率高,开关管损耗大、电路效率低的问题,结合全桥LLC拓扑结构和线性-谐振(L-R)调制方法,提出一种多模式宽输出三桥臂DC-DC变换器。所提变换器在全桥LLC变换器的基础上增加一组L桥臂,通过将谐振电感复用为储能电感,在谐振传递能量前对谐振腔预先储能,从而提高传统谐振模式的电压增益。所提变换器采用脉冲宽度调制-脉冲频率调制(PWM-PFM)策略,具有高、中和低3种电压增益模式,拓宽了输出电压范围,且具有在全负载范围内软开关、环流小的优点。详细介绍了3种模式下变换器的工作原理,利用时域法推出增益公式,并对器件参数和闭环控制方法进行设计,最后通过搭建一台输入400 V,输出125~500 V的实验样机验证了理论的可行性。

具有恒功率特性的输出宽范围可调的变结构DC-DC变换器

针对直流测试电源等宽范围的应用场合,提出一种具有恒功率特性的输出宽范围可调的变结构DC-DC变换器,该变换器是对传统隔离型直流变换器的拓展,由多级可串并联输出的单元模块嵌套组成。详细阐述变换器的基本结构、工作原理和工作序列,研究恒功率控制策略和平滑切换控制策略及通用的系统模型。并以某级嵌套为例,进行实验研究和同类变换器的对比分析,结果验证了理论分析的正确性和可行性,以及该变换器在宽范围领域应用的优越性。

宽输出LLC谐振变换器的定频PWM控制策略

传统频率控制的LLC谐振变换器不适用于宽电压范围的应用场合,且存在较大的循环电流而难以实现高转换效率。为了解决这些问题,提出一种简单的定频PWM控制策略,谐振变换器的后桥臂通过固定的开关频率控制,开关频率等于谐振频率;前桥臂采用PWM控制,将谐振网络的输入电压转换成多电平电压,谐振变换器实现2倍的电压增益调节范围。在这种控制方式中,增益范围独立于负载和励磁电感,可以简化谐振参数设计,通过设计较大的励磁电感减小电路的传导损耗和开关关断损耗,提升转换效率。仿真结果表明:谐振变换器可以实现宽输出电压,该控制策略降低了循环电流和关断电流。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性。

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。

基于谐振变换器的自适应窄频率范围变频与定频混合调制策略

近年来,谐振变换器因效率高、功率密度高、软开关范围宽等特性而被广泛应用于电动汽车、新能源发电、航空航天电源等领域。谐振变换器一般采用脉冲频率调制(PFM),在轻负载和宽输出场景下开关频率的变化范围过宽,存在无法实现软开关、变压器利用率低、电磁干扰严重等问题。为此,文中提出一种自适应窄频率范围变频与定频混合调制策略。该策略具有频率变化范围窄、自适应切换频率、全过程实现软开关的优点。首先阐述混合调制策略的工作原理、设计流程和性能分析,再通过一台串联谐振转换器(SRC)的实验平台对所提出的调制策略进行验证。

一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器

针对单级无桥隔离型功率因数校正(PFC)变换器存在开关管电压应力大,工作于降压模式时,总谐波畸变率(THD)高、功率因数(PF)低的问题,提出一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器。该变换器采用双绕组分裂电容的结构,降低了开关管与二极管的电压应力。通过引入工频开关管,消除变换器工作于降压模式时的输入电流畸变,实现降压模式下的高功率因数,从而有效拓宽输出电压的调节范围。变换器工作于断续导通模式(DCM)时,可实现二极管的零电流关断(ZCS)。详细分析变换器的工作原理和运行特性,并通过软件进行仿真证明,最后通过搭建一台50W实验样机,验证了该变换器能工作于较宽输出电压范围,具有开关管电压应力小、功率因数高、控制简单和转换效率高等优点。

宽范围输出开关电源的研究与设计

针对输出电压为5V^100V的开关电源,提出了一种以STM32F103微处理器和SG3524为控制核心的设计方案.电源设计主电路采用DC/DC推挽型功率变换器,STM32F103通过内部DAC输出电压与采样反馈的输出电压误差比较后作为SG3524的基准电压,SG3524根据基准电压的变化自动产生PWM波,经IR2110功率放大后驱动MOSFET,调节MOSFET的输出脉宽,实现了输出电压的连续可调.测试结果表明,输出电压可调范围为5V^100V,最大输出功率为200 W,达到了良好的效果,验证了方案的可行性.

一种宽范围输出的直流电力操作电源

设计了一种电压宽范围输出的直流电源系统方案,满足不同电力设备的供电要求。采用有源功率因数校正技术改善了电源输入侧电网电流的THD,提高功率因数,同时具有保护、告警、通信和人机操作界面等功能,保证了设备的安全、可靠运行。

一种适用于宽范围输出的复合谐振型全桥变换器

该文提出一种适用于宽范围输出的复合谐振型全桥变换器。该变换器在传统全桥电流馈变换器基础上,增加输入电感的副边绕组构成Flyback模态,在主变压器侧串联电容构成LC谐振模态,通过对输入电感和开关管复用,实现Boost储能、LC谐振、Flyback模态3个模态。各个模态的组合可实现高、中、低3种电压增益,由此可拓宽电压增益范围和提高功率密度。与传统LLC变换器相比,该变换器采用PWM控制,励磁电感对电压增益无影响,且开关管均可在全负载范围和全输出电压内实现软开关状态,同时Flyback模态的引入降低了低增益、低功率工况下损耗。文中首先利用时域详细分析分析变换器各个电压增益模式的工作过程和电压增益。其次以100V输入和50~150V输出的实验样机为例,给出变换器设计和控制方法。实验结果验证了该变换器分析的有效性。

基于移相控制的三电平LLC谐振变换器宽电压范围输出的分析与设计

LLC谐振变换器拓扑具有高效率和高功率密度的优势,广泛应用于DC-DC变换器场合。因为传统LLC谐振变换器难以适应宽电压范围输出,采用移相控制拓宽三电平LLC谐振变换器的系统增益范围,减小工作频率范围,提升轻载下的系统效率。移相模式下采用传统基波近似法分析时,系统增益曲线会与实际值偏差较大,分析其原因后,采用时域分析法建立了精确度更高的系统增益曲线,依据时域分析模型,提出了一种三电平LLC谐振变换器电感比(励磁电感与谐振电感的比值)的设计方法。实验结果表明:移相控制将增益范围从0.8~1.0提高到了0.5~1.0,并且采用所提电感比设计方法 ,软开关实现良好。

一种适合宽范围输出的三电平DC/DC变换器

提出了一种宽电压范围输出的三电平DC/DC变换器,其包含两组并联的主桥臂和辅助桥臂以及级联形式连接的主变压器和辅助变压器。该变换器具有低压低功率和高压高功率两种工作模式,其中低压模式下辅助桥臂不开通以降低电路损耗,高压模式下辅助桥臂开通以提高输出电压。与传统电路相比,变压器具有更低的变比,分析了传统拓扑的损耗,并比较了新拓扑与传统拓扑在不同输出模式下的效率,得出新拓扑在低压模式下具有更高效率的结论。研制了一台2000 W的原理样机,实验数据表明,在低压模式下新拓扑的效率仍可高达94%,较传统拓扑提升了3%,验证了理论分析的正确性。

一种高精度宽范围的大功率开关电源设计

为满足精密测量测试设备对电源高精度、高效率和高稳定的要求,设计了输出电压0~80 V、输出电流0~100 A、输出功率6 kW的开关电源。电源前级采用单相桥式半控整流滤波电路调节直流母线电压以改善电源在轻载时的输出表现,后级采用移相全桥电路实现大功率的电能变换。介绍了电源的组成结构和工作原理,详细描述了电源主电路中关键元器件的计算与选型。研制了一台样机,并进行了实验验证,实验结果表明:电源实际输出电压能够跟随设定电压,且在负载变化时仍能满足0.5%的精度要求,最高效率可达87.4%。

宽范围输出电压电池充电调节器的研究

旨在设计一款单向、非隔离、降压型的宽范围输出电压电池充电调节器(Battery Charge Regulator,BCR),作为卫星电源系统母线至蓄电池的充电通路。选择耦合电感Superbuck变换器作为电池充电调节器的主拓扑。分析变换器工作原理后,得到耦合电感的零输入电流纹波条件,推导出系统开环传递函数;得到避免右半平面零点出现的阻尼参数限制条件。根据先恒流后恒压的充电控制策略,选择平均电流控制模式作为变换器控制方式,在恒流充电阶段,仅电流内环工作,变换器工作在电流源状态;恒压充电阶段,利用平均电流模式的双环控制特点,变换器工作在电压源状态。通过仿真和实验结果验证了设计的正确性。

超宽范围输出可调开关电源

文章重点介绍一款5~85 V可调输出开关电源的工作原理,给出了设计过程及参数计算。

基于ADP1043A的宽电压范围输出的数字电源设计

ADP1043A是一款副边电源控制器IC,可用于提供AC-DC或隔离DC-DC控制应用通常所需的所有功能。文章介绍了基于ADP1043A的数字电源的主要硬件电路的设计以及如何通过外部MCU和ADI公司的GUI软件(图形的用户界面)对ADP1043A内置EEPROM进行配置和读取,从而实现在较宽电压范围内数字控制的输出和重要参数的实时显示功能。

一种用于传感器模拟前端的可编程增益放大器

基于华虹0.18μm CMOS工艺设计了一款用于传感器模拟前端的可编程增益放大器(PGA),其整体采用全差分结构来抑制传感器输出的共模噪声、直流分量以及供电电源的输出噪声。该电路由仪表放大结构轨对轨输入级、轨对轨自动调零全差分运算放大器、数字控制电路以及直流分量消除电路这四个部分构成,同时采用连续时间自动调零校准技术来降低其输入失调电压。PGA的放大倍数为5 bit调节,共12个档位,分别为1,2,4,8,…,1024,2048倍。在3.3 V电源电压下,PGA输入输出摆幅为0.2~3.1 V。在输入500 mV的直流分量条件下,在-40~125℃的温度范围内,可将直流分量抑制到47.6μV。通过Virtuoso软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证,后仿真结果表明,在进行100次蒙特卡罗仿真下,电源抑制比和共模抑制比在1 kHz处的平均值分别约为110.3 dB和116.1 dB,输入失调电压的1σ值约为21.3μV。