一种适用于DC/DC变换器的双向磁反馈电路研究

针对隔离式DC/DC变换器空间辐射应用的特殊性,为了提高反馈精度和稳定性,一般采用磁隔离反馈电路。介绍了几种常用的幅值调节磁反馈电路工作原理,针对其存在的需要额外的次级供电电压问题,引入正-反激式幅值调节双向磁反馈电路,并对该电路进行改进,在实现相同功能的前提下,以双绕组变压器替代三绕组变压器,有效减小了磁芯体积,简化了电路结构。详细分析了该电路的工作原理、脉冲采样电路和磁反馈变压器设计方法,并以该种磁反馈电路为基础,搭建了一台100 W输出DC/DC变换器实验样机,仿真和实验结果证明了该磁隔离反馈电路的有效性,并为工程设计提供了理论指导。

正-反激变换拓扑的功率传输分配特性及设计考虑

通过分析正-反激变换拓扑工作于不同模式时的功率传输特性及其与负载电阻的关系,发现工作于励磁电流断续导电模式(MDCM)时的正激功率和反激功率均随负载电阻的减小而增大,工作于励磁电流连续导电模式(MCCM)时的正激功率维持不变,而反激功率随负载电阻的减小单调增加。对于给定输出功率,推导得出了开关管电流应力与正激功率和反激功率之间的解析关系式,探讨了功率分配对正-反激变换拓扑效率的影响,并指出减小正激功率有利于降低开关管电流应力,而减小反激功率有利于提高正-反激变换拓扑效率。综合考虑功率传输特性对正-反激变换拓扑电气性能的影响,提出一种在给定负载变化范围内,确保输出功率最大时使得正激功率与反激功率相等的磁性元件参数设计方法,实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。

一种新型双管正-反激直流变换器

该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器。它采用两个RCD电路交错箝位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D<0.5的缺点。在继承单管有源箝位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半。改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率。该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V^400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点。

有源钳位正反激变流器的第三绕组与电流型混合同步整流驱动方案

提出一种适用于有源钳位正反激电路的新型同步整流混合驱动方案,其中整流同步管SR1采用电流型驱动,续流同步管SR2是由变压器第三绕组的电压型驱动。采用这种新型的混合驱动技术,传统的同步整流驱动技术引起的同步整流管的体二极管导通问题可以得到解决,变流器的效率得到了明显提高。对此新型混合驱动技术进行详细的理论分析,并且制作一台36~72V输入、1V/30A输出的250kHz直流–直流变流器实验室样机对理论分析加以实验验证。

结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法

为了解决动力电池状态不一致导致电动汽车电池组容量下降的问题,提出了一种结合变压器正反激原理的动力电池主动均衡方法。该方法首先将变压器作为能量转移器件,实现电池组的均衡系统模组化,均衡模组内电池通过变压器正激原理进行均衡,模组与电池组间利用变压器反激原理进行均衡;然后,根据能量转移方向的不同,分别实现能量从电池组向均衡模组或均衡模组向电池组转移的两种均衡模式;最后,采用基于电池电压的控制策略,通过判断电池电压状态选择相应的均衡模式,实现不同均衡模组的同步均衡。搭建了均衡实验平台,在静置和美国城市循环工况测试条件下,分别验证所提出均衡方法和控制策略的有效性,实验结果表明,与传统基于变压器的均衡方法相比,提出的结合变压器正反激原理的均衡方法具有更快的均衡速度,平均均衡速度可达0.097 mV/s。

基于磁放大技术的新型正激-反激型直流变换器

利用与正激变换器输出滤波电感耦合的绕组,构成了工作在反激模式的多路独立输出,采用磁放大的“时间分配”后级调整控制,结合主输出PWM反馈控制,实现主、附输出的独立控制。该变换器兼具正激变换器高效率、反激变换器低成本和磁放大后级调整的特点,具有简结构、低成本、高交叉调整率、高效率等优点,同时引申出“Buck类——反激式”一族适于各路输出功率差别较大应用场合的直流变换器。文中详细阐述了其工作原理、特性以及磁放大器优化设计,一台132W两路输出实验样机验证了试验结果。

双管正-反励组合变换器研究

提出了一种双管正 反励组合变换器 ,分析了工作原理和器件电压应力 ,导出了正、反励变压器传输功率的分配比率与两变压器的匝比和导通占空比的关系 ,讨论了最大占空比限制 。

一种高效率小功率开关电源设计

随着电子系统小型化,开关电源的体积受到限制,要求开关电源在满足体积的条件下,能够实现高效率指标。分析了影响开关电源效率的各种因素,评估了各种拓扑对体积受限的小功率电源的影响,找到了适合此种电源的拓扑结构。基于该分析,设计了一个高效率的小功率电源,对电源的变压器、输入滤波器、输出滤波器和反馈环路等进行仿真设计。采用该方案,设计了一个验证电路。仿真和实验电路测试结果表明,分析设计满足要求。

一种新型无电解电容Buck-Boost正反激LED驱动电路的研究

提出了一种无电解电容Buck-Boost正反激LED驱动电路,该电路继承了传统驱动电路中将漏感能量回馈至输入端的优点。由于传统拓扑在无电解电容并增大输出功率的条件下存在输出电压纹波较大的缺点,在研究现有LED照明驱动的基础上,将正反激电路成功应用于传统驱动电路中的DC/DC级。变压器原边和副边均有电容作为中间级储能元件,变压器工作在正反激模态,提高了变压器的功率密度,同时变压器副边存在续流电感,大幅度降低了输出电压纹波率。详细分析了变换器稳态工作特性;最后,研制一台30 W的实验样机,测试结果表明了该设计的合理性和可行性。

一种新型正-反激变换器的研究

在传统对称式电阻、电容、二极管RCD(resistance capacitance diode)箝位正激变换器基础上,通过引入中间电容和用开关管代替副边的一个二极管,提出了一种具有正反激功能的新型变换器。该变换器在继承传统对称式RCD箝位正-反激变换器的高效率、占空比可大于0.5和低开关管电压应力优点的同时,进一步拓宽输入电压变化范围和提高输出电压增益。首先分析了变换器工作于激磁电流连续导电模式MCCM(magnetizing current continuous mode)的工作过程,详细分析了MCCM和激磁电流断续导电模式MDCM(magnetizing current discontinuous mode)2种模式下的宽范围和增益特性以及原/副边开关管实现零电压转换ZVS(zero voltage switch)的条件;然后确立了在一定漏电感功率下箝位电阻值与箝位电容电压之间的函数关系曲线,并以此作为选取箝位电阻参考。最后,通过一台实验样机验证了理论分析的正确性。

实现二次升压功能的Forward和Flyback变换器

为了克服光伏/燃料电池发电系统前级输出电压低,确保光伏/燃料电池在并网前实现高电压增益,介绍了2种组合设计的直流变换器(Boost-Forward和Boost-Flyback)的设计原理。通过Or CAD Pspice软件对其进行建模和仿真,证明了这种设计原理的准确性和用于提高太阳能电池输出电压的可行性。通过对降低输入电流纹波、输出电压纹波和开关管电压应力进行仿真分析,实现电路参数的最优化设计。

两种高频交流环节AC/AC变换器比较研究

新颖的高频交流环节AC/AC变换器,包括基于Forward变换器的电压源型和基于Flyback变换器的电流源型两种。首次对两种高频交流环节AC/AC变换器的电路结构与拓扑、控制策略、原理特性、关键电路参数设计准则、原理样机等进行了深入的比较研究,获得了重要研究结论。相对于电压源型,电流源型变换器具有电路拓扑更简洁、输入电压范围更宽、输出波形质量更高、可靠性更高、成本更低、变换效率略低和适用于小功率变换场合等特点。两种高频交流环节AC/AC变换器的比较研究,为实现新型电子变压器、正弦交流稳压器和交流调压器提供了关键的技术依据。

正-反激组合变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

为给正-反激组合变换器的设计和研制提供理论指导,对其能量传输模式进行深入研究,发现反激部分工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)时分别存在六种和四种能量传输模式,并推导出各工作模式之间的临界电感,分析得出反激部分工作于CCM时对应各能量传输模式的变压器临界电感随电感的减小而增大。推导出各模式的输出纹波电压解析式并进行对比分析,指出反激部分工作于不完全电感供能时,输出纹波电压随变压器电感的增大而减小;而工作于完全电感供能时,却与变压器电感无关,且随电感的减小而减小,此时,仅需较小的输出滤波电容和电感就可满足输出纹波电压指标要求。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

两级微型逆变器GaN DC/DC电路软开关特性和损耗分析

采用GaN FET正反激高增益DC/DC电路以实现微型逆变器高效率、高升压比、减小变压器体积的目标。首先介绍GaN FET器件的结构及其特性;其次分析正反激高增益DC/DC电路的工作原理及其软开关特性,并给出该拓扑理论损耗分析;最后搭建200 W GaN FET正反激高增益DC/DC电路的仿真及实验验证,理论和实验结果证明该拓扑适用于高效率的微型逆变器前级变换器。

正反激式单级电压调节模块的研究

分析了正反激式电压调节模块(VoltageRegulationModule,VRM)的工作原理,特别指出:其初级两个开关管和次级同步整流管的均能在零电压下开通,从而提高了变流器的效率。最后给出了一个48V直流输入,1V/50W输出的实验VRM电路模型。实验表明,在满载情况下,实验效率达到75.5%,证明了分析的正确性。

基于多绕组变压器的超级电容均压拓扑研究

分析了已有文献提出的正反激均压拓扑中均衡过程存在振荡且均衡电流/速度受正反激变压器限制的问题,提出了纯正激均压拓扑,在原来的基础上只需增加少量的元件,且均压原理与多绕组变压器拓扑(MWTT)相同,所以保留了它的优点。最后通过仿真和实验初步验证了所提纯正激均压拓扑的有效性。

一种双路输出不间断直流电源的设计

针对不间断中小功率电源的需求,设计了两路输出分别是4.2 V和12 V的不间断直流电源。主要由多路输出正-反激变换器、Buck充电电路、单环稳压控制电路及锂电池放电切换电路组成。具体实现方法是,市电正常供电时,通过UC3845芯片控制正-反激变换器实现三路电压输出,其中两路分别是4.2 V和12 V的稳压输出,另一路输出由ARM控制给锂电池分阶段充电。在市电断电时,通过ARM智能控制继电器使锂电池切换到放电状态,利用同一个变压器再次通过反激变换器方式实现两路稳压输出,并且由ARM控制器采用PID算法实现主路输出的稳定。完成相应的仿真和实验验证,结果表明了电路设计和控制方法的正确性,实现了不间断双路输出直流电源各项技术指标。

正反激倍压DC-DC变换器机理分析与仿真

针对小容量,高效DC-DC变换器的应用,引入一种新型高效的正反激结合型隔离倍压拓扑,详细地分析了它的工作原理,着重分析了正反激变换器的电路工作过程,通过与传统升压变换器和传统正激变换器对比,表明该电路能提高变压器利用率,更加有效的提高电路动态性能,并基于PSIM仿真软件对其仿真实验进行分析,验证了分析的正确性.

基于滑模控制的矿用反激式变换器研究

分析了反激式变换器的工作原理,并根据该变换电路的工作方式,利用状态空间平均法建立了该拓扑的系统数学模型,采用滑模变结构控制方法来控制系统状态之间的切换,通过MATLAB/Simulink仿真和实验验证该变换器拓扑的实用性和滑模控制策略的有效性。

一种简单有效的限流保护电路

提出了一种简单有效的限流保护电路,论述了该保护电路应用于宽范围输入正激变换器和宽范围输入反激变换器时工作状况的区别,并给出了一个适用于宽范围输入反激变换器的补偿电路。最后的实验结果验证了限流保护电路及补偿电路的工作原理及其有效性。