电流跟踪数字控制的Buck DC-DC变换器

为了改善Buck DC-DC变换器的性能,提出了一种基于微处理器的电流跟踪数字控制方法,根据输出电流和输出电压的采样信息,计算出所需要的输出电流,并将电感电流控制在该输出电流的一个滞环宽度之内。详细分析了负载突变和启动过程中输出电压的动态响应,给出了参数选择和设计考虑。以一个电流跟踪控制的Buck DC-DC变换器为例说明了所提出的方法并进行了实验研究,实验结果表明了电流跟踪控制的可行性和理论分析的正确性。

基于等效电阻法的本质安全型Buck DC-DC变换器的新研究

对Buck DC-DC变换器电感开路的最危险情况进行了分析,提出了一个全新的分析方法——等效电阻法,将Buck DC-DC变换器电感开路的放电特性等效为一个简单电感电路,推导了等效电阻的表达式;以感性电路的最小点燃曲线作为判断依据,得到了本质安全型Buck DC-DC变换器内部本质安全性的判断方法,并用实验验证了所提方法的合理性和判据的正确性。

Buck DC-DC变换器电感的优化设计

提出了一种优化电感的设计方法,以最小的电感实现了Buck DC-DC变换器最大输出纹波电压(MOVR)达到极小值.该方法首先通过计算得到连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)下的输出纹波电压,然后根据电感取值分析这两种模式下的MOVR,最终得到了使MOVR达到极小值的最小电感.分析得到,对于任意给定的输入电压和负载范围,计算最大输入电压、最小负载下CCM和DCM模式的临界电感和最小输入电压、最大负载下的临界电感,则最优电感为两者中的较大值.Pspice仿真结果验证了上述理论分析的正确性,开关频率为52kHz,输出电压12V时,对于给定输入电压范围15～21V,负载范围35～170Ω,最优电感为327μH.

一种用于Buck DC-DC转换器的自适应斜坡补偿电路

从斜坡补偿的基本原理出发,设计了一种用于Buck型DC-DC转化器的自适应斜坡补偿电路。该电路可以跟随占空比的变化,相应提供适当的补偿量,从而避免了因过补偿而引起的系统瞬态响应慢和带载能力低等问题。该电路基于标准0.6μm CMOS工艺设计,经Cadence Spectre验证达到设计目标。

12V,3A电流模同步Buck DC-DC转换器功率级设计

采用0.35μm 18 V DPTM BCD工艺技术给出电流模降压型DC-DC转换器的功率级设计,该功率级可以输出3A负载电流,转换效率可达到94.5%。主要针对转换器中核心部分功率级进行设计,其中包括同步开关功率晶体管设计、片上电感电流检测电路、功率晶体管驱动电路设计以及功率级的版图设计考虑,最后给出了该功率级设计的测试结果 。

Buck DC-DC效率分析

针对一款高功率的Buck DC-DC的效率进行分析,把总的损耗分为上管和下管的导通及开关损耗,通过仿真及测试,分析影响效率的主要因素,并比较仿真与测试的主要差别。分析结果表明:影响效率的最主要因素依然是上下管的导通电阻,以及所使用的功率管的模型需要修正。

用于电表系统的45 V 600 mA BUCK DC-DC芯片设计

基于0.18μm 1P3M 45V BCD工艺设计实现了一款用于电表系统的异步BUCK DC-DC芯片。介绍了电表应用系统中BUCK DC-DC的应用环境,设计了CCM电流模式PWM调制方式的控制环路结构,对DC-DC系统参数的折中进行了分析,并用Matlab工具建模进行验证。设计了ESD保护方案,给出了封装方案。经流片验证,测试结果显示,芯片的功能和性能指标达到设计要求。

电流模BUCK DC-DC变换器的系统建模与仿真

开关电源转换器是一个闭环网络控制系统,此系统存在高阶、离散、非线性和时变等特性。提出了一个连续导通模式(CCM)下脉冲宽度调制(PWM)控制的电流模BUCK变换器的小信号模型,该模型描述了系统稳态工作时的小信号特性。通过集成电路设计工具Virtuoso,利用AnalogLib库中的理想器件得到关于近似函数的小信号模型。通过对小信号模型的稳定性仿真,能够预测电流模式控制的电源变换器的所有小信号特性,包括BUCK次谐波振荡的产生、斜坡补偿和补偿网络对系统稳定性的影响。

一种宽负载电流范围的高效率A-COT Buck DC-DC设计

提出了一种基于自适应恒定导通时间(Adaptive constant-on-time,A-COT)的Buck DC-DC芯片,在0.001~2.000 A的宽负载电流范围内实现了高效率。对于大负载,引入栅压自举电路,采用NMOS作为高边(High Side,HS)开关,以减少导通损耗。随着负载电流的减小,电路自动过渡到离散导通模式(Discrete Conduction Mode,DCM),由过零检测电路(Zero-crossing Detection,ZCD)控制,降低开关频率和开关损耗。极轻载时,电路进入低功率模式(Low-power Mode,LPM),减小控制电路的静态电流,使静态损耗最小化。为提高输出电压精度和电路稳定性,采用了Ⅲ型补偿电路,提高环路增益和相位裕度。本文提出的DC-DC变换器效率峰值达到92.38%,在1 mA负载下效率高达86.8%,在0.001~2.000 A的整个负载范围内效率均优于84.5%。

基于LM3150的Buck型DC-DC电源设计与仿真

讲解了DC-DC变换器的基本工作原理,以及其中一个十分重要的使用参数——转换效率。基于转换效率的问题,仿真设计该电源需要用到电源芯片LM3150以及利用到美国设计的用来仿真的软件,WEBENCH Power Designer设置开关电源的每个元器件数值,并综合考虑其价格、频率、精巧设计等方面的升级优化。最后通过软件仿真检验到设计出来的电源的稳定性很强,且转化效率更高。

自适应开启时间的Buck型DC-DC控制器设计实现

设计了一种基于自适应开启时间(adaptive on-time,AOT)控制的Buck型DC-DC控制器电路,利用输入电压前馈和输出电压反馈技术来获得开启时间,并提出了一种充电电流补偿和充电时间超前电路,校正了开启时间的线性度.AOT控制保证了转换器在无需内部振荡器的条件下,工作于固定频率脉冲宽度调制模式,并改善了输出电压的纹波特性.AOT控制使系统在负载阶跃时能够连续开启最小关断时间的开关周期或连续关断,从而快速调节电感电流,极大地提高了系统的瞬态响应速度.自动跳跃式脉冲频率调制模式,有效地改善了轻负载下的转换效率.芯片采用UMC0.6μm BCD工艺投片验证,并出了详细的测试结果.

一种新颖的BUCK型DC-DC芯片的抗振铃电路

典型的集成Buck型DC-DC变换器,其电感只有一端接入芯片,无法在芯片内部采用Boost型DC-DC在电感两端直接并联电阻的方法进行振铃的快速衰减.文中设计了一种新颖的适用于Buck型DC-DC的抗振铃电路,在芯片内部采用一个线性时变电阻网络将电感的一端与芯片的电源(或地)之间进行连接.进行振铃衰减时,起初电阻较小,振铃衰减很快,但直流电流较大;随着振铃的减弱,逐渐增大电阻以减小直流电流,当振铃结束且直流电流很小时完全断开电阻.这样既达到抗振铃的目的,又不会引起持续的直流放电.采用此电路的一款DC-DC已在韩国Hy-nix公司的0.5μm CMOS工艺线投片,测试结果证明抗振铃效果良好.

自适应控制DC-DC BUCK变换器中的混沌

从同步的角度研究了dc-dc buck开关功率变换器这种分段光滑系统中的混沌控制问题,采用自适应控制方法,使两个分别工作在混沌状态和周期状态的buck变换器达到同步,即将其从混沌区引导到稳定的周期区,达到抑制该类电路中的混沌的目的。数值模拟结果验证了该方法的正确性和有效性。

DC-DC Buck开关功率变换器的滑模变结构控制

根据滑模变结构控制原理和方法,通过直接控制和间接控制两种途径,设计相应的控制器,实现了Buck变换器中的混沌控制,使输出电压稳定到期望值.数值模拟结果验证了该方法的正确性和有效性.

双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器

在传统的双有源桥变换器的基础上集成两个双向Buck/Boost电路,提出了一种双Buck/Boost集成双有源桥三端口DC-DC变换器,该变换器实现了桥臂开关管的复用,提高了功率密度。以光伏-蓄电池混合发电系统为例对该变换器拓扑进行分析,采用移相+PWM进行控制,通过控制移相角实现输入与输出端口间功率传输,通过调节占空比来匹配输入端口电压等级,以实现光伏端口的最大功率点跟踪和平衡蓄电池端口的能量传递。分析了该变换器的工作原理、稳态与软开关特性,该变换器较大程度地改善了传统移相控制下DAB在移相角较小时的软开关条件,使得在宽工作范围内能够实现所有功率开关管的软开关。最后建立300W实验样机进行方案验证。

基于数字控制Buck电路的DC-DC电源变换器仿真研究

数字控制DC-DC变换器在低到中功率中的应用可行性在不断提高。基于数字控制Buck电路,提出了一种输入直流电压30~60 V,输出直流电压24 V电源变换器电路,并通过软件仿真验证了所设计数控Buck电路的可行性。在提出DC-DC电源变换器的过程中,采用状态空间平均法进行建模,并且引入S域电压反馈控制回路、添加PID补偿器,实现了稳定有效的DC-DC电源转换。研究结果可为DC-DC变换电路的设计和优化提供一定思路。

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。

基于GPIO的DC-DC Buck变换器Backstepping不匹配抗干扰设计

针对在DC-DC Buck变换器系统中由于负载不确定引起的变换器性能下降,提出了基于干扰估计技术的新型Backstepping控制方案。结合广义比例积分观测器(GPIO)技术对扰动进行估计,并在每一步的虚拟控制律设计中引入扰动的估计,利用反步法消除不匹配的扰动,最后通过李雅普诺夫函数方法实现闭环系统的全局稳定性分析。与传统的Backstepping相比,该方法即使在扰动不满足匹配的条件下,也可有效地保证系统有更好的抗干扰性能。仿真结果证明了该方法的有效性。

Buck型DC-DC变换器中数字预测模糊PID控制器的设计与实现

为了提高数字DC-DC变换器的瞬态响应性能,设计了一种基于数字预测控制方法的模糊PID控制器.该控制器根据Buck型DC-DC变换器的电路结构,准确预测单个开关周期或多个开关周期后的负载电压和电感电流,以克服环路时延对系统瞬态响应的影响;同时,在基本PID控制基础上引入模糊控制,实时在线调整PID控制参数,以克服变换器的非线性特性对瞬态能力的影响.所设计数字控制器经FPGA验证,结果表明,与基本PID控制相比,所设计数字预测模糊PID控制器能有效提高变换器的瞬态响应能力,变换器的瞬态响应时间缩短1/3,电压超调量小于5%.

闭环具有锯齿特性的PWM型DC-DC buck变换器周期解的存在性

应用周期方程方法研究具有锯齿波特性的闭环PWM型buck DC-DC变换器T周期解的存在性问题,并给出了其在一个周期内仅有一次切换的T周期解存在的充分条件。所给出的结果为闭环PWM型buck