An Adaptive Slope Compensation Circuit for Peak Current Mode of Boost Switching Power Supply

Based on the analysis of the basic principle of slope compensation, a high-precision adaptive slope compensation circuit for peak current mode boost DC/DC converter is designed. The circuit dynamically detects the input and output voltage of the boost circuit to realize automatic adjustment of the compensation amount with the change of duty ratio, which makes the ramp compensation slope optimized. The design uses a high-precision subtracter to improve the accuracy of slope compensation. While eliminating sub-slope oscillation and improving the stability of boost circuit, the negative impact of compensation on boost circuit is minimized, and the load capacity and transient response speed of boost circuit are guaranteed. The circuit is designed based on SMIC 0.18um CMOS technology, with simple structure, high reliability and easy engineering implementation. Spectre circuit simulator 17.1.0.124 64b simulation results show that the circuit has high compensation accuracy and wide input and output voltage range. When the working voltage is 3.3 V, the compensation slope can be adjusted adaptively under different duty cycles, and the minimum error between the compensation slope and the theoretical optimal compensation slope is only 0.42%.

一种BCM Boost PFC电路的VCFF控制策略

临界导通模式Boost功率因素校正(PFC)电路通常采用恒定导通时间(COT)控制策略,导致开关频率的变化与输入电压、输出功率以及电感有关,轻载下过高的开关频率将影响电路的转换效率,故提出一种谷底计数频率反走(VCFF)控制策略。通过检测MOS管两端电压谷底计数,使电路轻载时工作在断续模式,从而降低开关频率以提升轻载效率。实验结果表明,相比于COT控制策略,所提控制策略能够有效提高轻载效率。输入电压为220 Vrms下,10%~50%负载时效率在0.96以上。

一种低谐波高效率CRM BOOST PFC变换器

为了在解决临界导通模式(CRM)中Boost功率因数校正变换器半负载时输入电流总谐波失真率(THD)与变换器运行效率之间的性能矛盾问题,在传统谐振时间控制的基础上提出了一种部分谐振时间控制方法,分析了部分谐振时间控制法对输入电流THD及变换器运行效率的改进效果;通过适当调整反向谐振时间,并由数字信号处理器DSP28032发出控制信号,决定开关管的开通时刻。最后搭建了一台400 W单相CRM Boost PFC变换器实验样机,实验结果表明,所提控制方法能在有效降低THD值的同时保证变换器的工作效率。

临界Boost-PFC电路的简化变导通时间控制研究

针对传统恒定导通时间控制的临界Boost-PFC电路存在明显交越失真的现象,导致网侧特性较差的问题,提出了3种简化的变导通时间(VOT)控制策略。对所提3种VOT控制策略进行详细的对比分析,最后进行计算机仿真和200 W样机实验验证。计算机仿真和实验结果均表明,所提3种VOT控制策略均能有效改善电路的网侧特性,并能提高电路的效率。

升压型Boost-PFC电路的频率反走临界电流控制

临界导通工作模式下的Boost PFC电路在交流输入电压过零点附近出现开关频率过高和过零点交越失真,导致电路开关损耗增加和总谐波失真增大,为此在恒定导通时间控制基础上,提出了一种电流控制频率反走的控制策略。通过在交流输入电压过零点附近将电路从临界工作模式切换到断续工作模式的方式,降低电路在交流输入电压过零点附近开关管的工作频率,提高变换器效率;并增大交流输入电压过零点附近时电路的开关管导通时间,增加电感储能,使得二极管在交流输入过零点附近仍能导通,改善过零点交越失真。仿真和实验结果表明:运用电流控制频率反走控制策略后,在交流输入电压过零点附近,电路通过切换到断续工作模式,降低了工作频率,增大了开关管导通时间。Boost PFC电路效率得到提高,电路的总谐波失真减小。

快时标意义下平均电流控制的Boost PFC分析与仿真

利用仿真软件Matlab/Simulink对工作于电流连续模式下的电压控制型boost变换器建立了仿真模型并对其非线性现象进行研究。根据其结构、电路参数及不同的工作条件,该模型分别从时域与相图的角度分析了boost变换器中的分岔与混沌现象。通过计算机仿真,以电解电容和升压电感作为分岔参数,观察其混沌现象及系统输出特性,在电流离散迭代映射图中观察到了系统由稳定到混沌的演化过程。所有仿真结果均与以往的理论分析相符,从而验证了该模型的合理性和可行性。

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。

基于Boost PFC的电动汽车充电机的设计与实现

针对日益发展的电动汽车行业,在Boost PFC电路的拓扑结构上进行改进,提出一种新型的AC/DC电动汽车充电机拓扑结构。通过对电路拓扑结构的工作原理的分析,采用交错并联技术,将平均电流控制策略应用在数字控制中,设计了一台数字型的电动汽车充电机,该充电机实现了对电动汽车有效的、合理的充电。最后,实验结果还表明,该充电器具有体积小、使用简单、高效节能等特点。

一种交错并联Boost PFC变换器的控制方法

针对交错并联Boost PFC变换器工作在电流临界模式(Critical Conduction Mode,CRM)时,过零检测方法复杂和输入电流波形畸变的问题,提出了一种新颖的控制方法。该方法基于新型开关管电压检测电路,通过检测MOS管漏源电压,并经由比较器得到过零信号,实现了开关管的零电压开通或谷底开通,极大地降低了开关损耗。采用开关管导通时间补偿策略,提高电感电流平均值,改善了由电感和MOS管寄生电容谐振导致的输入电流波形畸变现象。最后,搭建了一台800W的样机,实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

基于UCC28065的交错Boost PFC电路TM控制方法研究

为提升LED驱动电源前级Boost PFC电路的功率等级,减小输入电流纹波,缩小输入EMI滤波器体积,提升整体性能,提出一种采用UCC28065芯片TM模式控制的交错Boost PFC电路。分析交错并联电路工作原理、工作过程和TM控制原理和控制过程,设计主电路、控制电路和闭环补偿网络关键参数,最后仿真并制作一台600 W的样机进行验证。实验结果表明,交错并联PFC电路和所设计的TM控制方法可减小输入电流纹波,实现开关管的软开关,效率提升至96.35%,大大提升临界电流模式Boost PFC的功率等级,并提升其PFC性能,验证了TM控制方法的有效性。

基于模糊PI的Boost PFC变换器的控制改进

为减小开关变换器电流畸变对电网供电质量的影响,同时提高负载电压的动态响应性能,针对一个实际的单相功率因数校正装置设计改进控制方案。在建立小信号模型的基础上,根据其频域特性设计相应的补偿器,并将电压环控制环节改进为模糊PI控制器。仿真运行结果表明,Boost PFC变换器的输出电压波形得到很好的改善,有效提高了电网供电质量。

电流断续模式Boost PFC峰值电流控制

峰值电流控制是Boost PFC(升压功率因数校正)变换器常用的一种控制方式,但大多用于电流连续模式(CCM)。电流断续模式(DCM)使用正弦峰值拟合曲线时,存在电流的平均值曲线不能为正弦、功率因数(PF)较低问题。为此,文章通过推算DCM模式下的电流特性,修正了峰值拟合曲线;使用该峰值曲线进行控制,不仅可提高功率因数,而且在一定程度上构成了对电感电流的闭环控制,提高了电路的可靠性。PSIM仿真和样机实验结果证明了该方法的有效性。

基于Boost结构下不连续导电模式的PFC电路

采用现代高频功率变换技术的有源功率因数校正(Power Factor Corrector,PFC)技术是解决高频开关变换器谐波污染的有效手段。与传统的PFC电路相比,有源PFC电路的输入电流接近正弦波且与输入电压同相位,能有效抑制电流波形畸变和谐波,因此避免了对同一电网设施的干扰。在PFC电路中,Boost变换器是研究和应用得最多的一种变换器。本文着重分析了Boost电路在不连续导电模式状态下,PFC电路的临界条件,对实际电路结构的设计有很好的指导意义。

一种双二极管式无桥Boost PFC电路

针对在中大功率应用时传统Boost PFC电路的整流桥损耗较大的问题,采用双二极管式无桥Boost PFC电路代替传统PFC,它省去了整流桥,导通器件少,能有效提高变换器效率。详细分析了该电路原理和传导损耗,通过平均电流模式控制芯片UCC28070制作了实验样机,实验结果表明,与传统Boost PFC电路相比,效率提高了一个百分点左右,电路整体效率得到了较好改善。

基于滑模变结构的交错并联Boost电路均流控制研究

Boost电路常常被用于新能源行业中的升压电路,如光伏发电系统、功率因数校正电路等。交错并联的Boost电路更是因为其散热均匀、器件的电流应力小、体积更小等优势而替代一路Boost被广泛应用。在三路交错并联Boost电路的基础上,采用一个开关周期内三路IGBT的开关信号相差120°的模式实现均流控制。同时,为了对输出电压以及电感电流进行良好控制,提出采用电压外环以及滑模变结构的电流内环控制方法。仿真和实验波形验证了所提方法的有效性。

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。

一种改进的单相PFC控制策略及其仿真

本文首先指出了目前PFC电路所采用的平均电流模式控制技术的缺陷,指出了引起这种缺陷的主要原因,并通过理论分析证明这种缺陷在单相PFC电路的平均电流模式控制电路中是不可避免的。然后提出了一种改进的单相PFC控制方案。并通过PSpice软件仿真验证了该方案的可行性和先进性。

基于平均电流的双闭环APFC电路的设计

为有效消除电力电子设备的谐波干扰,基于UC3855设计了BOOST功率因数校正电路。主电路为减少功率损耗采用ZVT零电压辅助开关。控制电路采用双闭环平均电流模式。利用乘法器校正使输入电流接近正弦波并保持与电压同相位。通过小信号建模推导了电流环、电压环传递函数,配置了系统双环补偿校正网络的参数。最后通过MATLAB仿真和实验验证了设计的正确性。系统的动、稳态性能良好,功率因数接近为1。

Boost变换器BCM电流自恢复及数字预测纹波控制电路设计

为了解决电感值不准确导致的boost变换器模型偏差,进而不能实现良好的临界导通模式控制问题,提出了一种基于电流自恢复的数字预测纹波控制电路.根据电感电流的纹波特性,该控制器预测开关元件的导通及关断时间,将电感电流控制在临界导通模式.基于电感电流阻尼模型,证明了电感电流具有自动恢复到临界导通模式的特性,因而不需要电流检测一般所需的电流传感器或零电流检测电路;同时也证明了在电感失配的情况下,该控制器也能确保实现临界导通电流模式.此外,所提出的电感电流阻尼模型在分析和优化功率电路上具有潜在价值.仿真与实验结果验证了基于预测纹波电流下boost变换器的自恢复特性及电感容差特性.

高效临界模式SEPIC PFC电路设计

具有升降压功能的单级SEPIC PFC电路,工作在电流临界断续模式时,可降低功率器件的开关损耗和提高变换器的效率,此种电路在中小功率PFC变换场合得到广泛的应用。针对电流临界断续模式SEPIC PFC电路,分析电路主要特点和电路工作原理,提出基于L6561控制芯片的电流临界断续模式SEPIC PFC电路的设计原则和方法,此电路在升降压单级功率因数校正拓扑中具有结构简单、输入输出电压同相和控制简单等优点。在此基础上设计了1台80 W的实验样机,实验结果验证了设计方法的可行性和电路工作的有效性。