采用有源电容倍增器改善开关电容DC-DC变换器的性能

研究了开关电容DC-DC变换器输出电压与电容的关系,分析了变换器输出电压波纹产生的原因.针对变换器中大电容难集成的问题,提出了一种基于跨导放大器和第二代电流传输器的有源电容倍增器的新型拓扑结构.该电路只用较少的元件就可以实现开关电容变换器中的浮地和接地电容.以二阶开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件分别对采用了有源电容倍增器的新型结构和传统结构进行了仿真.结果显示,基于有源电容倍增器的开关电容变换器仅用100pF电容就等效了200nF电容的输出性能,而且具有更低的输出电压波纹.     

适合集成开关电容DC-DC变换器的浮地电容倍增器

针对在集成电路中制作大容量电容器的困难，提出了一种利用电流传输器提高集成电容器容量的方法，称之为连续可变浮地电容倍增器。分析了电容倍增的机理，建立了相应的关系式，在此基础上对用此浮地电容构成的一阶滤波器和开关电容DC-DC变换器进行了理论分析和PSPICE仿真。结果表明，利用电流传输器的阻抗变换作用，可使小容量的电容等效变换为较大容量的浮地电容，从而便于开关电容DC-DC变换器实现全单片集成。     

嵌入式开关电容DC-DC变换器的新颖控制技术

提出了一种针对单片集成开关电容DC-DC变换器进行优化的设计方案.阐述了开关电容DC-DC变换器电路的拓扑结构及其基本工作原理,给出了单片集成开关电容DC-DC变换器的等效电阻控制方法.考虑到集成工艺的兼容性问题,在电路设计时,用n沟MOSFET替代二极管;为了改善变换器的输出特性,在标准2μm p阱双层多晶硅单层金属CMOS工艺中增加了一次MOSFET阈值电压的调整步骤,实现了升压开关电容DC-DC变换器的单片集成.芯片面积为0.4mm2,测试结果显示,在变换器输入电压为3V,输出电压为5V,电路开关频率为9.8MHz时,输出功率为0.63mW,效率达到68%.     

多输出谐振型开关电容变换器的设计与仿真

开关电容变换器是一种典型的无感变换器,电路中主要由开关管和电容器来实现电压变换和能量转换。由于电路中不含电感和变压器,可以大大缩小电源体积、减轻重量,并且易于在芯片上集成。随着电子设备的小型化,开关电容DC-DC变换器将具有广阔的应用前景。基于开关电容DC-DC变换器的研究现状,文中系统地阐述了多输出开关电容DC-DC变换器的工作原理和设计方法,并通过系统仿真和实验验证了该类谐振型变换器的高效性。     

嵌入式开关电容DC-DC变换器的新颖控制技术

提出了一种针对单片集成开关电容DC-DC变换器进行优化的设计方案.阐述了开关电容DC-DC变换器电路的拓扑结构及其基本工作原理,给出了单片集成开关电容DC-DC变换器的等效电阻控制方法.考虑到集成工艺的兼容性问题,在电路设计时,用n沟MOSFET替代二极管;为了改善变换器的输出特性,在标准2μm p阱双层多晶硅单层金属CMOS工艺中增加了一次MOSFET阈值电压的调整步骤,实现了升压开关电容DC-DC变换器的单片集成.芯片面积为0.4mm2,测试结果显示,在变换器输入电压为3V,输出电压为5V,电路开关频率为9.8MHz时,输出功率为0.63mW,效率达到68%.     

基于符号分析和统计分析和宏模型自动建立方法

在采用等效电量关系法对开关电容DC-DC变换器进行分析的基础上，研究了脉冲宽度调制(PWM)和频率调制(FM)的关系.得出开关电容DC-DC变换器的统一等效电路并指出对开关电容DC-DC变换器，无论采取什么控制方法，都是能耗控制，因此级联低压差线性稳压器是一种最佳的控制方式.     

基于状态空间法的非理想Boost电路开环建模

Boost变换器是组成高阶变换器的基本单元,故对其建模和仿真的研究有着理论和实际意义。状态空间平均法是DC-DC变换器建模的有力工具。在考虑了电感电容高频寄生电阻的条件下,应用状态空间平均法对非理想Boost变换器进行建模。为统一开关变换器不同工作状态下的状态方程,在此引入开关函数。开关函数的引入使得对状态方程平均化的问题转化为对开关函数平均化的问题,简化了建模过程,且平均化的开关函数具有明确的物理意义。最后将数学模型与电路模型的仿真结果以及实测数据加以对比,得出了较为一致的结论,为直流变换器的设计和分析提供参考。     

开关电容DC-DC变换器的最佳控制方法

在采用等效电量关系法对开关电容DC-DC变换器进行分析的基础上，研究了脉冲宽度调制（PWM）和频率调制（FM）的关系．得出开关电容DC-DC变换器的统一等效电路并指出：对开关电容DC-DC变换器，无论采取什么控制方法，都是能耗控制，因此级联低压差线性稳压器是一种最佳的控制方式．     

基于切换线性系统的DC-DC变换器的输出能控性研究

将DC-DC变换器视为一类混杂动态系统——切换线性系统,尝试在DC-DC变换器控制系统研究中引入切换线性系统的概念,基于系统模型研究DC-DC变换器的输出能控性这一基本控制特性,为各种控制策略在DC-DC变换器中的应用奠定理论基础.研究分为三个部分:(1)引入切换线性系统,并以基本的DC-DC变换器为例,建立变换器的切换线性系统模型;(2)给出切换线性系统输出能控性的定义以及充要条件;(3)分析基本DC-DC变换器的输出能控性,并以Buck变换器为例进行仿真分析和验证验证.本文的研究还表明,分析方法也适应于其它功率变换器,甚至所有开关变换电路的输出能控性研究.     

直流电源变换技术中的电荷泵

<正> 电荷泵(charge pump)又称为开关电容DC-DC变换器(switched capacitorvoltage converter),在和基于电感的DC-DC开关电源相比较的时候,又称之为无感式DC-DC电源变换器。电荷泵采用电容为开关和储能元件,与采用电感作为储能元件的电感式开关DC-DC转换器相比,电荷泵的主要优     

一种新的应用于降压式DC-DC变换器电流采样电路的设计

在分析了传统的应用于大负载电流降压式DC-DC变换器电流采样电路主要缺点的基础上,提出一种新的应用于降压式DC-DC变换器的电流采样电路。该方法通过一个电阻电容网络来消除电感寄生电阻的影响,并利用开关电容积分器来实现降压式DC-DC变换器的电流采样,在Chartered 0.35μm CMOS工艺下实现该电路并流片验证。最终的测试结果显示,提出的电流采样电路实现了对降压式DC-DC变换器精确的电流采样。     

Duty-cycle control boosts DC-DC converters

An improved design for a switched-capacitor pulsewidth modulated (PWM) DC-DC converter with adjustable conversion ratios is presented. The converter provides a nominal power of 40 W and nominal voltage conversion ratio of 12/5. The same structure can provide other conversion ratios, as required. Such low power supplies use relatively small, low-value capacitors, and could conceivably be realized with IC technology     

Sigma-Delta调制及其在低噪声DC-DC变换器的应用

分析了传统PWM调制和Sigma-Delta调制在噪声性能方面的差异,以及它们对DC-DC变换器输出噪声的影响。在Chartered 0.35μm CMOS工艺条件下实现了一个基于二阶Sigma-Delta调制的低噪声DC-DC变换器,并对其中Sigma-Delta调制模块进行了流片验证。测试结果表明,Sigma-Delta调制模块能够将环路带宽内噪声抑制到-50 dB左右,并且未引入与开关频率有关的谐波成分。仿真结果表明,DC-DC变换器输出电压噪底能够达到-60 dB以下。     

A stereo multibit ΣΔ DAC with asynchronous master-clockinterface

A two-channel multibit ΣΔ audio digital-to-analog converter (DAC) with on-chip digital phase-locked loop and sample-rate converter is described. The circuit requires no over-sampled synchronous clocks to operate and rejects input sample clock jitter above 16 Hz at 6 dB/octave. A second-order modulator with a multibit quantizer, switched-capacitor (SC) DAC, and single-ended second-order SC filter provides a measured out-of-band noise of -63 dBr with less than 0.1° phase nonlinearity. Measured S/(THD+N) of the DAC channel including a 0-63 dB, 1 dB/step attenuator is greater than 90 dB unweighted. The circuit is implemented in 0.6-μm DPDM CMOS, dissipating 220 mW at 5 V. Die size is 3 mm×4 mm     

On lossless switched-capacitor power converters

This paper addresses the design of efficient switched-capacitor power converters. The discussion starts with a review of the fundamental limitation of switched-capacitor circuits which shows that the topology of such circuits and the “forced” step changes of capacitor voltages are the inherent attributes of power loss. Although the argument follows from a rather trivial result from basic circuit theory, it addresses an important issue on the maximum efficiency achievable in a switched-capacitor power converter circuit. Based on the observed topological constraint of switched-capacitor power converter circuits, the simplest lossless topology for AC/DC power conversion is deduced. Also discussed is a simple version of lossless topology that achieves isolation between the source and the load. Finally, an experimental AC/DC switched-capacitor power converter, based on the proposed idea, is presented which demonstrates an improved efficiency over other existing switched-capacitor power converters. The proposed AC/DC power converter contains no inductors and thus is suitable for custom IC implementation for very low power applications     

DC-DC buck变换器的混沌现象分析及其控制

作为典型的分段光滑系统,DC-DC变换器中会出现诸多复杂的非线性现象,如分岔与混沌。文中从系统传递能量的角度分析了电压反馈型DC-DC buck变换器中混沌产生的机理,指出系统能量的增加是使系统产生混沌的主要原因。在此基础上,提出了一种采用以电感电流为控制变量的脉冲反馈控制器,实现了对电压反馈型DC-DC buck变换器混沌现象的控制。最终通过理论分析、数值计算及电路仿真证实了该方法的正确性及有效性。上述研究结果有助于加深对电路系统动力学特性的认识与理解,对优化系统参数、提高系统性能具有理论和实用价值。     

新型集成开关电容DC─DC变换器及其计算机仿真

本文介绍了一种新型ＤＣ─ＤＣ变换器，它具有损耗低、不采用功率电感性元件、体积小、重量轻的优点，非常适合于制作为混合功率集成电路。与一般开关电容变换器相比，它还具有直接反馈控制、电压和电流调整范围宽、对器件参数要求不高、集成后成品率高的优点。文中给出了利用ＳＰＩＣＥ仿真的电路模型和仿真结果。     

同步降压式DC-DC转换器的稳定性设计

DC-DC转换器因其相比于传统的线性稳压器具有较高的电源转换效率,而被广泛地应用到各种现代电子设备中。同时随着电源整流技术的不断进步,DC-DC转换器也正在从以肖特基二极管作为续流二极管的异步整流模式向同步整流模式转变。同步整流式DC-DC转换器具有极高的电源转换效率(可超过95%),是各种手持设备电源设计的首选。本文从分析同步降压式DC-DC转换器的闭环增益和相位曲线入手,研究了多种条件下如何实现同步降压式DC-DC转换器的稳定性设计。