基于堆叠滤波结构的高电压比低纹波隔离型DC-DC制氢变换器

氢能是未来新能源电力系统中一种重要的储能方式,DC-DC制氢变换器则是连接新能源系统直流母线和电解槽的关键设备。在制氢这种大电流应用场景中,现有的大电流DC-DC变换器拓扑通常难以兼顾高效率、高电压转换比和低输出电流纹波等指标要求。为此该文提出一种基于堆叠滤波结构的DC-DC制氢变换器,该堆叠滤波结构是简单的软开关电路,具有低功耗特点,可并联于变换器输出侧有源补偿输出电流纹波,使得纹波消除不再依赖繁重的无源滤波器和高开关频率,从而提升变换器效率。此外,提出一种半波导通控制方式,该控制作用于变压器二次侧的两相交错Buck电路,可有效提高变换器的电压转换比。分别对提出的制氢变换器的拓扑原理、控制方式、参数选取和性能进行了详细的理论分析,最后通过PSIM仿真和240 W/20 A的实验样机对DC-DC制氢变换器进行了验证。

部分谐振型 DC-DC 变换器高输出功率化的研究

为克服开关电源的开关损耗、提高转换效率及输出功率，设计了部分谐振型ＤＣ－ＤＣ变换器，进行了计算机模拟，获得了良好的参数，并制作实际电路，进行了测试，得到了预期的结论。

集成于电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路

针对电流模降压型DC-DC变换器,提出了一种新颖的CMOS片上电流采样电路.该电路结构简单,易于集成,功率损耗小,且通过MOSFET的匹配使采样比例几乎不受温度、模型以及电源电压变化影响.并通过进一步的优化设计,使得响应速度更快,工作电压进一步降低.提出的采样电路在一款基于0.5μm CMOS工艺设计的单片电流模降压型DC-DC变换器中进行了验证.在2.5~5.5V的电压范围,0~2A的负载范围内芯片工作稳定,瞬态响应良好,且效率高达96%.

具有最优动态响应的PWM型DC-DC变换器非线性控制新策略

提出一种新颖的PWM变换器非线性控制新策略,通过引入一个非线性积分器,并采用等间隔反向线性复位法,强制被控开关变量平均值在每一个完整的开关周期中严格等于控制基准,彻底解决了因电力电子器件开关时间导致的开关误差,实现变换器在输入电源变化时的零稳态误差。利用带自动积分限幅功能的控制器,在电感电流连续或不连续模式、以及临界状态下,系统均能稳定可靠的工作。利用带双前馈补偿的控制器,变换器对负载扰动的抑制能力显著改善,系统动态响应实现了工程最优动态响应。新策略具有良好的通用性,适用于各种硬开关或软开关方式的Buck、Cuk、半桥或全桥变换器,以及由他们派生出来的其他变换器。

一种用于低压Boost型DC-DC转换器的启动电路

提出了一种适用于低输入电压Boost型DC-DC转换器的启动电路.该电路先通过开环工作使DC-DC芯片启动,再采用从输出端取电方式来提供电源让芯片正常工作,它的最小启动电压可达1.5 V,电源引脚工作电流极小.此电路已在UMC 0.6μm BCD工艺线上投片验证,测试结果表明芯片可以在大于或等于1.5 V的输入电压下进行启动并正常工作,电源引脚静态电流仅为18μA,在1.5 V转7 V的应用条件下,电感峰值电流达2 A.

软开关隔离型升压DC-DC变换器设计与实现

为了满足升压型变换器低成本和大功率密度的需求,提出了一种软开关单极隔离型DC-DC变换器。该变换器电路包含一个无损耗缓冲器,通过漏电感固定住开关的电压峰值,从而实现开关的ZVS关断。在失谐状态下,使用Lr-Cr串联谐振电路来实现二极管的ZCS关断。由于磁化电流低,相较于传统的基于反激的变换器,变压器的容量更少。在输出功率250 W和开关频率100 k Hz的条件下进行了实际测试,提出的变换器的最大测量效率为97%。

双向MMC型DC-DC变换器的控制策略研究

双向MMC型DC-DC变换器由于其具有电气隔离、灵活控制直流功率、适用于高压大功率场合等诸多优势,目前得到了广泛的关注。本文提出了一种适用于双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,该控制策略系统级采用定交直流电压控制,实现对变换器有功和无功功率的控制;阀组控制采用先生成触发脉冲,然后排序均压的控制方式,实现变换器桥臂能量的均衡。MATLAB/Simulink仿真表明在所提控制策略下,变换器可以获得稳定的直流输出电压,子模块电容电压实现了较好的均衡,同时各个子模块的开关频率也实现了一致,结果比较理想。

一种全功率范围零电压开通的电流型双向隔离DC-DC变换器

针对传统电流型双向变换器存在的低压侧开关高电压尖峰和硬开关现象,提出一种可在全功率范围内实现实际零电压开通(ZVS)的电流型双向隔离DC-DC变换器。该变换器的一次侧Boost半桥能有效抑制开关管的高电压尖峰;二次侧为两个有源半桥并联,通过调整二次侧桥内移相角可改变实现ZVS的反向电流的大小。该变换器通过采用混合移相+脉宽调制(PWM)控制,可使所有开关管在全功率范围内实现实际ZVS。首先,介绍变换器的工作原理;然后,详细分析变换器的功率传输特性和软开关特性;最后,搭建一台30~60V输入、400V/2.5A的实验样机,验证了所提变换器及其控制策略的优势。

一种用于PWM控制Buck型DC-DC变换器的带隙基准源

在DC-DC转换器芯片设计中,用于产生参考电压的带隙基准精度直接影响芯片的控制精度,设计了一种用于低压型DC-DC转换器芯片内的基准电路。电路基于BJT的Widler型电压基准基本原理,经过理论分析和仿真模拟,采用东部BD0.35μm BCD工艺流片成功。在-40℃～160℃温度范围条件下进行仿真,当VIN=4.75 V,-25℃～160℃的温度系数是22×10-6/℃,低频下PSRR为-57.37 dB。电源电压从7.5 V～18 V的变化范围内,基准输出变化了0.03 mV/V。整个带隙基准电压源具有好的综合性能。

PWM型DC-DC变换器非线性控制策略的研究

分析比较了现有的几种PWM型DC DC变换器非线性控制方法 ,介绍控制策略的基本构成 ,指出了各自的优点和不足 ,并以Buck型DC DC变换器为例 ,给出了相应的仿真波形和对比分析。

电流型双有源桥式双向DC-DC变换器的建模与解耦控制

对于电流型双有源桥式双向DC-DC变换器,分析了其工作原理与稳态特性。通过列出变换器半周期内的状态方程,对变换器进行小信号建模并推导出系统传递函数。由于系统在进行闭环控制时移相角与占空比之间的相互耦合会降低系统动态性能,因此需要采用解耦控制来解除二者之间的相互耦合,进而提出了一种稳态解耦控制策略。一方面通过建立相对增益矩阵来分析控制量与被控制量间的匹配关系来设计控制器,另一方面基于系统稳态过程增益矩阵得到系统稳态解耦矩阵,2个回路的相互影响通过加入系统稳态解耦矩阵而大大降低。最后通过仿真与实验对所提控制策略的有效性和合理性进行了验证。

PWM型降压式DC-DC变换器中的混沌现象

对工作在电感电流连续模式下的 PWM型降压式 DC- DC变换器进行了研究 ,采用连续采样、恒频的 PWM控制环调节 DC- DC变换器的输出电压 .通过理论分析与实验电路两方面证实了DC- DC变换器在某些特定的电路参数下会出现多脉冲、倍周期分叉及混沌等现象 .

基于PFM控制Boost型DC-DC变换器的带隙基准源

基于带隙基准源的基本原理,设计一种应用于PFM控制升压型DC-DC转换芯片的高精度、低功耗、低电压带隙基准电压源,包含带隙基准主电路和输出偏置电压电路。采用韩国Dongbu 0.35μm BCD工艺进行仿真分析并且流片成功。经过理论分析和仿真模拟,结果表明在-50~125℃条件下,当Vin=3.65 V,温度系数为33×10-6/℃,低频环路增益为30 dB,增益带宽（GBW）为20 kHz,相位裕度为88°,低频下电源抑制比（PSRR）为-90 dB,电源电压在3~5 V变化时,基准输出变化了0.37 mV/V。带隙基准电压源结构简单、电压稳定性好,实测数据符合芯片系统要求,并已用于实际产品的批量生产。

一种用于升压型DC-DC变换器的过温保护电路

设计了一种用于升压型DC-DC变换器的过温保护电路。采用具有正负温度系数的电流相减,得到随温度变化更加明显的电流,经过电阻分压控制三极管的通断,并采用推挽反相器整形滤波后得到输出信号,实现了芯片过温关断和迟滞开启的功能。采用HHNEC BCD 0.35μm工艺,使用Cadence软件进行仿真验证。仿真结果显示,在各个工艺角及电源电压波动情况下,电路均能在芯片温度上升到170℃时关断、在芯片温度下降到140℃时开启,迟滞值为30℃(±2℃)。

一种用于Buck型DC-DC电源管理芯片的带隙基准源

针对广泛使用的Buck型DC-DC电源管理系统,出于带隙基准源产生的电压精度对系统输出影响的考虑,本文设计了一种带负反馈环路用于Buck(降压)型DC-DC电源管理芯片的基准电路.本文在对传统的基于BJT电压基准源的分析基础上,经过理论分析和模拟仿真,选用华虹0.18μm BCD工艺,在-40℃~100℃的温度范围内进行仿真,当输入电压为5 V的时候,基准源的温度系数为4.9×10-6 ppm/℃,PSRR(电源抑制比)分别为-65.8 dB@dc,-40.2 dB@1.5 MHz,均表现出较好的性能.

一种高效率多电平均压型DC-DC变换器

传统多电平均压型DC-DC变换器(multilevel voltagebalancing DC-DC converter,MVBDC)由于能量逐级传递而使得效率普遍偏低,从而限制其在大功率直流变换场合的应用,为此提出一种高效率多电平均压型DC-DC变换器(highefficiency multilevel voltage-balancing DC-DC converter,H-MVBDC),即通过缩短能量传递路径来降低系统损耗。通过分析H-MVBDC拓扑结构和工作原理,研究其软开关特性,且对H-MVBDC和MVBDC在开关管电流电压、输出电压偏差和效率等方面进行对比,最后搭建仿真模型和实验平台对理论分析进行验证。仿真和实验结果表明,H-MVBDC在提高变换器效率的同时,亦能降低开关器件电流应力和输出电压偏差。

一种多模式四开关降压-升压型DC-DC转换器

为了提高电池能量利用率,延长便携式电子设备的电池使用时间,提出一种级联4开关降压-升压型DC-DC转换器。该电路采用多模式工作方式,能根据输入和输出电压的具体关系和不同的负载条件采取相应的控制策略,以提高转换器的效率;在电池电压的整个波动范围内,提供稳定的电压输出。整个系统使用1.5μm BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺设计实现。

用于降压型DC-DC转换器的新颖过零检测电路

针对降压型DC-DC转换器需要工作在电感电流不连续导通模式(DCM)下的场合,设计了一个输出电压自适应的过零检测方案。该方案通过采集输出电压信息来调整检测到电感零电流后的响应时间,使其在输出电压很大时倒灌电流仍然很小。采用0.5μm BCD工艺,在8V输出电压下进行芯片级仿真,结果显示,与传统过零检测电路相比,新电路的倒灌电流减小了66%。

增强升压型DC-DC瞬态响应的电路设计

设计了一种增强升压型DC-DC转换器瞬态响应电路,该电路通过检测负载跳变条件下输出电压的变化,调节误差放大器的跨导和补偿电阻,提高升压DC-DC转换器环路带宽,加快系统的瞬态响应。同时将该电路应用于一款输入电压<至1.4 V,输出电压2.5~6.5 V的同步升压型DC-DC转换器中,其在0.25μm CMOS工艺条件下,芯片仿真结果表明,在500 mA^2 A的负载跳变条件下,与传统同步升压DC-DC转换器相比,芯片的响应恢复时间减小了45%,输出电压的下降和过冲值减少了35%。

双PWM控制下三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器的全局最小峰值电流研究

针对三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器,提出了一种双PWM与移相结合控制(DPWMPS)的方法。通过对该控制工作原理进行分析,并以变压器两侧电压的相对位置为依据,归纳出系统运行的12种工作模式,并推导出每一种工作模式下的功率传输特性。在此基础上,该文提出一种电感最小峰值电流控制方法,能在电压配比m≤1的情况下实现稳态电感峰值电流全局最优。最后搭建实验平台,通过实验结果证明了该算法的正确性和有效性。