基于改进型ZVT Buck电路的IPT充电系统设计

为了避免在感应式无线电能传输系统的耦合机构中增加多余的开关器件以及额外的无源元件,同时减小系统工作在高频率、大功率时全控型开关器件存在的开关损耗,提出基于改进型ZVT Buck电路闭环控制的方法实现对电池的恒流、恒压充电,通过分析改进型ZVT Buck电路的工作模态以及对电路参数的设计,确保在整个充电过程中DC-DC变换器均工作在软开关状态,最后搭建充电电流为35 A、充电电压为370 V的实验平台验证该方法的可行性。结果表明:该方法控制简单,并且降低了系统电路结构的复杂度,传输效率相对较高,能够满足恒流恒压充电需求。

同步BUCK电路中的新型非奇异终端滑模控制性能研究

针对传统滑模控制趋近速度较慢、抖振较大,应用在同步Buck变换器中响应速度较慢、精度较低等问题,提出了一种新型非奇异终端滑模控制的方法。首先对传统的滑模面函数进行了修改,通过引入非线性函数并附上积分项,可以迫使系统快速收敛,从而缩短响应时间。其次在传统趋近律的基础上引入了形式为sigmoid的函数,并用饱和函数来替代符号函数,避免了符号函数在零附近高频切换,因此降低了传统滑模控制带来抖振影响。最后在MATLAB/Simulink仿真平台搭建相应的模型,结果显示,其调整时间为90μs,突加负载后恢复时间为20μs。并通过实验验证,在转速指令发生改变时,所设计的方法调整时间更快,在突加负载后,抗干扰能力更强。

多路隔离升降压输出的反激电源设计

随着能量路由器终端设备的发展与应用,需要辅助电源具有升降压和多路隔离输出功能,结合反激拓扑结构的优势,提出了一种多路隔离升降压输出的反激电源.首先,给出了基于准谐振技术的多路隔离升降压输出的反激拓扑结构,阐述了所提变换器的工作原理.其次,阐述了控制电路实现准谐振的方法,给出了升降压高频变压器的设计步骤.最后,研制了实验样机,实验验证了理论分析的正确性和可行性,满足了实际应用的需求.

基于STM32的DC-DC降压变换电路设计与实现

文章提出了一种小型可调DC-DC降压变换器的电路系统。该系统由主控板(MCU)、辅助电源、Buck主电路组成,主控板基于STM32F103RC最小系统板设计,辅助电源为MCU和主电路供电,Buck主电路由MOSFET管、电感及滤波电容构成。利用PWM控制,设计驱动电路控制MOSFET管的通断;利用反馈电阻实现闭环电压控制,控制算法选用PID,通过改变PWM波的占空比来改变输出电压以达到调压的目的。该降压变换器设计简单、经济适用、通用性强、模块移植性强,适用于低压工作场合,其输入电压为24 V(可适当调整),输出电压在0~20 V连续可调。文章在Buck电路理论分析和仿真实现基础之上,设计了印刷电路板并完成实物制作,物理试验结果验证了该设计的正确性和电路的有效性。

探讨Buck电路中稳流输出的电路设计

随着电子工程技术的不断发展进步,电子设备的精密性和可靠性要求越来越高,buck电路作为高电压转换为低电压的重要方法,是目前电力电子电源控制技术领域中应用最为广泛的技术。该技术的应用能够为电子设备提供稳定的电源,避免电子设备由于电压失稳造成的故障。为了进一步提高电子设备电源输出的可靠性,本文就buck电力中稳流输出电路设计展开分析,提出一种新型的buck电路稳流输出设计方案,利用MOS管提高控制精度,实现更高精度的稳流控制与输出。

恒流恒压Buck电路在便携式医疗制氧机中的应用

针对便携式医疗制氧机中电源需兼顾充电和供电的需求,设计一种恒流恒压Buck电路。该电路具有电压电流双环,能实现为锂电池充电和为感性负载供电的无缝切换,并满足短时过流不保护的需求。电路使用带有外部信号跟踪引脚TRK的集成驱动芯片,与传统的单片机控制相比,其具有免嵌入式编程、功率密度高、便于借鉴使用的优点。

基于加权马氏距离的BUCK电路健康度评估与预测

BUCK电路作为一种典型电力电子电路,是电子设备中电源模块的重要组成部分,在高速铁路列控车载设备中有广泛的应用。对电子设备的组成电路进行健康度评估与预测是提升电子设备可靠性的有效手段,因此,对BUCK电路开展健康度评估与预测的研究有助于提升车载设备的安全性与可靠性。提出一种基于敏感权重加权马氏距离的BUCK电路健康状态评估方法,可实现对电路健康状态的量化并得到电路的健康度,在得到电路健康度的基础上,构建基于NARX神经网络的BUCK电路健康度预测模型。首先建立BUCK电路的PSpice仿真模型,提取负载端响应输出的四种时域特征,得到BUCK电路健康状态特征集;针对不同特征对电路元件参数变化情况敏感度不同,计算不同特征的敏感度作为衡量该特征权重的指标;根据健康样本加权马氏距离计算结果和“3σ”原则划分健康阈值界限,实现对BUCK电路的健康度评估;利用待测样本健康度,构建基于NARX神经网络健康度预测模型,预测结果的均方根差为0.0071,验证了所提模型的可用性与有效性。

用于宽输入Buck变换器的高速栅驱动电路

设计了一种混合型的栅极驱动电路,用于宽范围电压输入Buck变换器的高低侧功率管驱动。将闭环的线性稳压器与短脉冲电流源结合,在有效缩短功率管栅极充电时间的同时确保了驱动电压精度。根据典型应用的仿真结果,该结构电路在整个输入电压范围内将功率管开启速度提升了至少41%,提升了电路的最大工作频率。

分布式组合Buck LED驱动电路及其定纹波控制策略

为了解决传统滞环电流控制存在负载调整能力差、输出电流范围窄等问题,基于三路组合DC-DC Buck驱动电路,提出一种定纹波控制策略,并结合第三代半导体GaN开关器件,提高变换器功率密度和效率。分析了三路组合Buck驱动电路的工作特性及其定纹波控制策略,对驱动电路工作于连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)进行统一数学建模,推导小信号模型和相应控制方程,进行电路关键参数设计。最后,搭建一台1.8 kW分布式三路组合Buck实验样机与一台采用GaN开关器件的单路Buck驱动器。仿真和实验结果表明,输出功率600 W时,样机最高效率可达99.54%;电路能自适应调节开关管导通和关断时间,提高系统的动态性能;电路工作在CCM和DCM两种模式,实现了10%~100%宽范围调光和电感电流定纹波控制;通过直接控制电感电流平均值,提高恒流调光精度,恒流调光精度小于1%。

电流馈电全桥拓扑结构的多路直流源设计

以提高多路稳压电源精度、集成度,降低电压纹波为目的,设计了一种基于电流馈电全桥拓扑结构的多路稳压源。电源采用隔离型DC/DC结构,共有5路输出,DC/AC部分采用BUCK电路+全桥拓扑的两级结构;AC/DC部分将5路变压器初级侧级联,各路经过整流滤波得到需要的多路稳流源输出。设计了电源的结构、DC/AC的核心电路,通过搭建电源平均模型,验证BUCK电流馈电全桥拓扑电路关键参数的正确性。仿真结果表明,所设计的多路直流源具有集成度高,电压纹波小,输出电流连续可调的优点。

基于ARM的数控BUCK降压电路设计与实现

数控BUCK降压电路,具有体积小、效率高等优点,在现代生活中得到广泛应用。随着控制系统的更新换代,数字开关电源也获得了长足的发展。采用BUCK电路作为主电路进行开关电源设计,以STM32F103ZET6作为主控芯片,完成BUCK电路数字控制系统设计和制作调试。本系统具有集成度高、检测灵敏、功能可靠的优点,为数字开关电源提供了一种有效的技术方案。

一种用于高效率Buck变换器的驱动电路设计

阐述一种用于高效率Buck变换器的驱动电路。针对传统结构产生的固定死区时间设置过大的情况,会引起体二极管续流产生功耗,而过小会引起功率管直通的问题,提出一种动态死区时间电路,该电路随着输入电压和负载电流的变化可动态调节死区时间的大小,保证DC-DC可靠性的同时降低功率损耗、提升效率。为了在宽输入电压范围下降低DC-DC功耗,分别在PWM上升沿和下降沿产生窄脉冲信号,经逻辑传输和电平移位后,通过后级RS触发器还原PWM信号控制功率管,从而降低功耗。在0.18μm BCD工艺下完成了设计和仿真。

基于可重构电路的锂电池组充放电均衡器设计

针对锂电池组在充放电后锂电池单元能量不一致问题,提出了基于可重构电路的锂电池组充放电均衡电路。在充电阶段,均衡器通过改进的可重构电路控制锂电池组的串并联形式以及锂电池单元的充电状态,实现锂电池组充电均衡;在放电过程中,通过同步Buck电路结合开关管给能量最低的锂电池单元补充能量,实现放电过程中的能量均衡;最后,在MTALAB/Simulink中,对4节锂电池单元组成的电池组进行仿真和均衡验证。结果表明,该均衡器在锂电池组充放电过程中能实现快速均衡,并有效降低电池的不一致程度。

基于TL494的同步整流Buck稳压电源设计

设计了一款基于TL494的同步整流Buck稳压电源。该设计通过控制单片机端PWM占空比,经LPF滤波器将PWM信号转变为直流电压信号,从而由TL494产生PWM信号控制同步整流管的占空比,实现电压0至30 V稳定连续可调输出。输出采样电路将电流值经放大后传送给单片机和TL494,当电流超过5 A后,MOS管关断,实现过流保护。经实验测量表明,在输入电压48 V、输出电压30 V、输出电流5 A的情况下,该设计负载调整率小于1%、输出纹波低于50 mV、效率高于96%,满足基本数控要求。

基于模数混合的Buck电路分数阶混沌扩频实验设计

扩频调制技术是抑制电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)的重要解决方法,而扩频的方式方法有所不同。以Buck电路为例,首先,设计了双闭环控制的Buck电路,分析并优化了环路稳定性。接着,在MATLAB中设计了分数阶Chen混沌系统,该混沌系统的Lyapunov指数最大,混沌运动最剧烈;同时,其频谱分布最均匀,方差最小,能实现最佳的扩频效果。然后,在PSIM软件中搭建Buck电路并进行混沌扩频模数的混合仿真。最后,使用PSIM的一键生成代码功能,将生成的代码烧录进DSP(digital signal process)芯片控制的Buck硬件模块,实现分数阶混沌扩频以抑制EMI。实验结果显示:该方案能实现较好的扩频效果,易于在电路中实现,并且也适用于其他扩频方式。该科研成果已成功应用在“电力电子技术”实验中。

学科融合式Buck电路教学改革课堂实践与探索

电力电子技术是融合性非常强的一门工程应用型学科,不仅需要数学理论分析,自控原理分析,还需要极强的硬件搭建、工程实践能力。本文提出了学科融合式教学改革方法,以电力电子技术中Buck电路为教学实例进行讲解,深入挖掘各类学科内容的潜在联系。同时,辅助虚拟仿真和图形分析。实际授课表明,学科融合式教学改革能最大程度挖掘学生潜力,提高学生兴趣,加深课程理解,同时迅速找到理论知识与工程实践的对接口,提高学习效率。

基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统设计

为解决地面移动机器人底盘突发高功率运行时电源供电功率不足的问题,设计了一种基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统。对Buck电路进行了建模,应用串级PID控制器以实现功率和电压闭环,在MATLAB/Simulink环境下进行了系统仿真。仿真结果表明,该系统可以实现超级电容的恒功率充电和恒压控制,在底盘电源功率不足的情况下,超级电容能提供有效的功率补充。

改进混合式箝位型三电平降压升压LED驱动电路的研究

LED照明驱动变换器主要是降压或升压逆变电路,基于降压升压逆变电路最通用的是Buck或Boost等逆变电路,这些电路通常为低电压输入,小功率应用。然而对于高电压输入,大功率LED驱动逆变器而言,元器件的耐压应力就有较大的影响,对此还没有发现比较好的解决方法。文章把通用的混合式箝位型三电平通过一系列电路的优化成改进的混合式箝位型三电平,与电感元器件结合成为降压电路,再增加功率开关管成为升压电路。改进混合式箝位型三电平降压升压电路,功率器件是混合式箝位型的一半,而且控制电路也变得简单。从仿真和实际测试数据可以看出,功率元器件的耐压应力得到了极大的改善。

基于TL494器件反馈控制的Buck降压电路的设计

Buck电路,也称降压电路,是一种输出电压小于输入电压的直流到直流的变换电路。传统的Buck电路是基于开环控制的电路,而本文分析基于一种反馈器件TL494对Buck电路进行闭环控制的设计,其中输出电压反馈到TL494芯片的一个引脚,通过内部比较电路将其与基准电压比较后产生PWM(脉冲宽度调制)信号来推动MOSFET(半导体场效应晶体管)的开断,最终得到确定纹波比的稳定的电压。

由IGBT组成的降压BUCK电路的建模及应用仿真

本文利用Matlab仿真软件,建立由IGBT元件组成的Buck降压电路的仿真模型,针对其工作原理,选择电容、电感、脉冲频率等技术参数,仿真系统效果,分析BUCK降压电路的作用及效果。