基于HIP6004E的降压型DC/DC变换器的设计

对HIP6004E降压型同步整流控制器的特点,性能指标,引脚功能和工作原理进行了介绍。

一种基于ACOT的高效降压型DC/DC变换器

采用自适应恒定导通时间(Adaptive Constant On-Time,ACOT)控制模式,设计了一种高效的降压型DC/DC变换器。该电路结构简单,无需进行环路补偿,具有瞬态响应快、在全负载段内转换效率高、频率集中等优点。基于0.6μm 16VCD工艺,对设计的降压型DC/DC变换器进行仿真验证。结果表明,该变换器在轻载下的效率高于83%;在全负载范围内,最高效率达到97%;系统的工作频率不随输入电源电压变化,具有快速的瞬态响应速度。

同步降压DC/DC变换器的损耗分析

同步降压DC/DC变换器以其高效稳定的优点被广泛应用于低压、大电流的场合,其功率损耗主要包括电感损耗、功率开关管损耗、同步整流管损耗、电容损耗和控制器损耗。文中对各部分损耗的原因进行详细分析并给出计算公式,其次,搭建实验电路验证理论计算的正确性;最后,计算出不同输出条件下的各部分损耗,根据损耗占比情况优化元器件选型,合理选择变换器的工作模式。

一种CLLLC谐振型双向DC/DC变换器效率优化技术研究

为提升CLLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作效率,文中提出一种基于间歇控制技术的变频恒压控制方法。首先,建立变换器基波等效模型得到变换器的电压增益和传输效率特性,通过对原边逆变器的变频控制来改变电压增益,实现输出的恒压控制;然后,针对变换器在轻载时效率较低的情况,提出一种效率优化控制方法,在改变原边逆变器工作频率的同时改变间歇控制占空比,使副边整流器的输入等效负载维持在最优负载处,实现变换器的高效恒压输出;最后,搭建一台30 W的实验样机验证所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,变换器轻载时,采用间歇控制变频恒压方法的工作效率比采用变频恒压控制方法提高约6%,在整个负载范围内效率可达87%以上。

改进型自抗扰控制在DC/DC变换器中的应用

针对DC/DC变换器在实际应用中不断扩大,对输入波动、响应速度、稳定性等要求越来越高,而传统的PID控制算法无法在复杂的变换器控制系统中获得理想的控制效果,以Buck变换器为研究对象,提出了一种改进型自抗扰控制策略。在基于传统的线性自抗扰控制的基础上,对其进行广义数学分析,在传递函数中引入自定义的零点,同时,对输入通道和测量的干扰,设计了测量滤波器,并设计了二阶自抗扰控制器。最后,搭建以DSP28377为控制器的硬件试验平台,对比分析传统PI控制和改进型自抗扰控制受干扰情况下的动态性能,验证了改进型自抗扰控制的方案可行性,所提出的改进型控制策略不仅将传统的PID控制具有的缺点克服,又将其结构简单的特点保留。实验结果表明:较传统的PID算法而言,加载过程中,调节时间减少125μs,超调量较少0.8%;减载过程中,调节时间减少165μs,超调量减少2.8%。可以得出改进型自抗扰控制策略不但具备快速和高精度特点,还具有更好的鲁棒性和抗扰动性能。

基于有源中点钳位五电平电路的双有源桥DC/DC变换器

采用多电平电路构建的双有源桥(dual active bridge,DAB)DC/DC变换器可适用于更高的电压等级并能显著地提高功率密度及性能。基于九开关管五电平有源中点钳位(five-level active neutral point clamed,5L ANPC)电路构建DAB变换器,消除传统的八开关管5L ANPC电路所存在的电平跳变问题。通过分析开关状态之间的切换过程,选取的零开关状态实现所有高压开关管的软开关运行;通过分析不同开关序列对飞跨电容电压和直流侧中点电压的影响,提出一种飞跨电容电压的平衡控制方法。基于1kW样机的实验结果表明,该文构建的5L ANPC DAB变换器获得了优良的性能。

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高,应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V-700V输入,54V/10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94.7％。

一种新颖的宽范围双管正激型DC/DC变换器

该文提出了一种RCD复位双管正激型DC／DC变换器。它继承了RCD复位单管正激变换器占空比可以大于50％的优点，克服了RCD复位单管正激变换器开关电压应力大和励磁能量完全消耗在R上而使得变换效率低的缺点。所推荐的RCD复位双管正激型DC／DC变换器的复位电容只起到补偿复位的作用，复位电阻R上消耗的能量只是原来RCD复位单管正激变换器的几分之一。因此该变换器可以应用于高压输入场合或是宽范围、高效率要求的场合，可提高RCD复位方式的可行性和实用性。最后通过实验证实了该拓扑上述的优点。

三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法

分析三态Boost型DC/DC变换器的工作原理,基于三态Boost型DC/DC变换器的EL模型方程,根据无源控制理论,提出一种三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法。通过阻尼注入的形式,可加速输入电流与输出电压到达稳态值。仿真结果表明,三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法是可行的。

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。

电压控制型BUCK变换器DCM的精确离散模型及分叉稳定性分析

本文建立了不连续运行模式下电压反馈型BUCK变换器精确的离散数学模型 ,在此基础上分析了BUCK变换器的分叉稳定性问题 ,得到了变换器参数之间相互关系的解析表示式 ,改进了已有近似模型的结论 ,界定了变换器主要参数的稳定运行范围 ,并展现了BUCK变换器从稳定到倍周期分叉甚或混沌的过程 .本文的研究方法具有一般性 ,为DC/DC功率变换器非线性现象的分析建立数学模型基础 .

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制

文章基于 Boost- Buck电路 ,采用滑模变结构控制 ,设计了一个 1 .1 k W的升 -降压型 DC/DC变换器。该滑模控制器由两个独立的控制器组成 ,分别控制升压环节、降压环节 ,根据电路状态动态调节 ,互不影响。该控制方案能有效地克服输入电压、负载扰动及参数摄动 ,充分发挥了滑模控制快速响应、鲁棒性强等优点 ,并且实现简单、控制灵活 ,具有很好的实际应用价值。计算机仿真结果证实了理论分析与设计的正确性。

DC/DC变换器无静差二次型最优PID参数整定

基于二次型最优化理论,对PWMDC-DC变换器PID控制参数进行优化整定和设计。通过引入增广矩阵,增加了控制量U*(t)中对误差的积分环节,推导了无静差跟踪控制系统模型;在目标函数的构成参量和形式确定之后,通过选取适当的加权矩阵,实现系统的无超调动态响应。以BUCK和BOOST变换器为例的仿真结果表明,采用二次型最优PID控制策略所构建的反馈系统具有更为优越的动态品质和稳态特性。

交错控制双Boost型DC/DC变换器

提出一种交错控制双Boost型变换器,其包含有2个Boost单元,对应开关管的驱动信号相位差180°。对其在1个开关周期内的6种开关模态的开关通断情况和主要电压、电流的变化情况进行了详细介绍,并对变换器的性能特点进行了深入分析。实验结果表明该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流、电压应力;与传统的Boost型DC/DC变换器相比,在输入、输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小,这是因为其输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的2倍,达到了倍频的效果。

不连续模式的PWM型DC/DC变换器的广义平均法

在统一模型的基础上,将多频平均方法应用于不连续电感电流导电模式开关变换器。利用这一方法,不仅可以得到稳态时的基波,而且可以得到各次谐波的大小。实例仿真表明,本方法具有计算精度高、逻辑性强、编程容易的优点,适用于开环和各种闭环控制系统的稳态求解和纹波分析。

三态Boost型DC/DC变换器的数学模型及其输入/输出反馈线性化非线性控制方法

针对传统的Boost型DC/DC变换器存在不稳定的零动态问题,Viswanathan K.提出了一种改进拓扑结构的三态Boost型DC/DC变换器。考虑到现有文献均采用小信号模型和相应的线性控制方法,难以发挥该三态Boost变换器的优势,为此,在建立三态Boost型DC/DC变换器大信号状态空间数学模型的基础上,根据其多变量、非线性特点,基于输入/输出反馈线性化提出一种新颖的非线性控制方法。自制的样机实验结果表明:与传统的PI控制方法相比,该新型非线性控制方案具有明显的优势,不仅输出电压的调节范围较宽、稳态偏差小,而且动态性能也明显改善。

基于MAX668/MAX669的升压型DC/DC变换器的设计

对μMAX封装的升压型PWM控制器MAX668/MAX669的使用特点进行了分析,给出了升压型DC/DC变换器外围电路的设计方法和过程。

采用电流矢量控制的电流型PWM AC/DC变换器非线性控制策略的研究

文章提出了一种采用电流矢量PWM控制的非线性控制策略,该方案通过电流矢量PWM控制来跟踪电流指令,从而简化了电流型PWMAC/DC变换器波形发生。在建立电流型PWMAC/DC变换器d-q模型基础上,采用输入输出线性化方法实现了解耦控制,给出了理论分析和调节器参数整定算法,并利用Mallab对控制策略进行了仿真,获得了预期效果。

程控升降压DC/DC变换器设计

蓄电池、超级电容等储能电池在供电过程中,其端电压会随着放电的进行逐渐下降,导致用电设备系统效率降低或超出设备供电电压允许范围。为避免储能电池直接供电存在的不足,利用NQ60升降压变换模块设计了一个程控升降压DC/DC变换器,该程控DC/DC变换器可实时检测输入和输出侧电压、电流参数,并通过CAN总线设置其输出电压及最大输出电流限值,将储能电池输出电压变换到设备允许的额定电压范围内,实现设备的稳定供电。通过对DC/DC变换器功率电路、控制单元的详细分析与设计,实现了该DC/DC变换器。实验测试结果表明,该DC/DC变换器输出值可程控设置,输出效率高。

基于耦合电感的交错高降压比DC/DC制氢变换器

将光伏发电应用到电解水制氢中,可以低成本、无污染的制出高纯度的高效清洁能源氢能,缓解环境压力并助力碳中和目标的实现。直流/直流(DC/DC)变换器可灵活匹配光伏阵列与电解槽的I-V曲线,提高光伏制氢系统效率。为了解决传统降压电路降压比小、功率器件电压应力大的问题,提出了一种基于耦合电感的新型交错Buck电路。该变换器通过选择合适的耦合电感匝比,可以在延长工作占空比的同时实现较低的转换比,采用交错技术和元件重排技术来减小功率器件上电压应力,从而在实现高降压比的同时,大大提高变换器的效率。在实际应用场景中也可以提高制氢系统的效率,推动清洁能源的发展。进行了变换器的工作原理、性能的分析和对比,最后通过电路仿真和试验验证了上述的分析。