Non-inverting buck-boost DC-DC converter based on constant inductor current control

The hysteresis control combined with PWM control non-inverting buck-boost was proposed to improve the light load efficiency and power density.The constant inductor current control(CICC)was established to mitigate the dependence on the external components and device variation and make smooth transition between hysteresis control loop and pulse width modulation(PWM)control loop.The small signal model was deduced for the buck and boost operation mode.The inductor current slope control(ICSC)was proposed to implement the automatic mode transition between buck and boost mode in one switching cycle.The results show that the converter prototype has good dynamic response capability,achieving 94%efficiency and 95%peak efficiency at full 10 A load current.

一种改进的四开关Buck-Boost变换器控制策略

针对四开关Buck-Boost(FSBB)变换器在传统控制策略下控制方法复杂、整机运行效率不高的问题,提出了一种减少控制变量加变频的改进三模式控制策略。分析了改进三模式控制策略下变换器的工作原理,详细介绍了在宽输入范围下通过该控制策略来实现变换器高效运行的控制方法。以数字控制芯片TMS320F28027为核心搭建了1台输入30~66 V、输出48 V/4 A的实验样机。实验结果表明,所提出的改进三模式控制策略可使FSBB变换器在宽输入电压和全负载范围内实现开关管ZVS,并在满载时效率最高可达97.5%。

四开关Buck-Boost变换器软开关设计及实现

针对四开关Buck-Boost变换器工作在Buck和Boost两种工作模式相互切换时,存在变换器工作盲区的问题,首先分析FSBB变换器工作原理,采用软开关技术控制策略,提出FSBB变换器软开关的软件设计思路,采用PWM移相控制方法,进行方案设计、原理分析、控制设计、系统仿真。样机验证结果表明,与传统的Buck-Boost变换器相比,该方案能在全输入电压范围实现MOS管软开通和软关断,系统具有输入输出同极性、开关管电压应力低、工作效率高、效率高达97%的优点,具有较高的应用价值。

一种基于四开关Buck-Boost变换器的四模式控制策略

四开关Buck-Boost FSBB(four-switch Buck-Boost)变换器电路工作在Buck和Boost两种工作模式时可以获得更高的工作效率,但是在2种模式之间相互切换时,就会出现影响变换器性能的盲区。通过分析四开关变换器输入输出电压的转换比和开关管占空比之间的关系,从而推导出盲区产生的原因,并对传统的两模式控制策略加以改进,提出了一种电压控制带补偿的四模式控制策略,使开关管在全部工作电压范围内均可工作于有效占空比区间,从而消除盲区的影响。通过环路补偿网络设计,提高变换器的性能,减小了输入电压、负载等扰动的影响,实现了整个系统的稳定、高效运行。仿真及实验验证了控制策略正确且可行。

四开关升降压变换器高效控制策略研究与设计

四开关升降压(four-switch Buck-Boost,FSBB)变换器凭借其出色的软开关特性、宽范围调压能力、输入输出电压极性相同等优势被应用在数据中心供电架构中。然而,FSBB变换器软开关控制方式的多控制自由度特性,使得其控制策略复杂多变、增加了效率优化的难度。针对以上问题,研究并设计一种多模式高效控制策略,以提高FSBB变换器在全负载范围内的转换效率。首先,在FSBB变换器零电压开通(zero voltage switch,ZVS)的基础上得到控制量的约束条件,并确定电感电流有效值最低时控制量的取值规则;然后,构建FSBB变换器完整的损耗模型,以总损耗最低为目标,提出一种多模式的高效控制策略,并通过数据拟合的方式进行控制量的设计;最后,在Simplis中仿真验证并制作一个300 W的实验样机。测试结果表明:所设计的实验样机能在全输入、输出电压范围和全负载范围内实现较高的转换效率。其中最高峰值效率达到98.5%、最高平均效率达到97.93%,开关频率范围为500 kHz~1 MHz。