Buck-Boost变换器的能量传输模式 及输出纹波电压分析

根据电感电流最小值与输出电流的比较,将Buck-Boost 变换器的能量传输模式(ETM)分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界条件和临界电感.将电感电流最小值与零和输出电流进行比较,得出Buck-Boost 变换器存在三种工作模式,即CISM、不完全电感供能且连续导电模式(IISM-CCM)和不完全电感供能且不连续导电模式(IISM-DCM).推导出了变换器工作于三种模式时的输出纹波电压表示式,指出对于给定负载、电容和开关频率的Buck-Boost变换器,CISM的输出纹波电压最小且与电感无关,而IISM-CCM和IISM-DCM的输出纹波电压较大且随电感减小而增大.CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感.文中给出实例,实验结果与理论分析一致,但因未考虑器件参数输出纹波电压略高于理论分析值,实验结果验证了理论分析的正确性.     

一种提高单电感双输出升/降压型转换器轻载效率的设计策略

为了提高单电感双输出升/降压型直流-直流转换器在轻载下的效率,设计实现了适用于不同转换条件的非连续导通模式(DCM)功能和脉冲频率调制(PFM)控制。前者降低了电感电流的均方根值,减少了导通损耗;后者降低了开关频率,减少了开关损耗。详细分析了在PFM控制下转换器的驱动能力、电感电流纹波和输出电压纹波之间相互制约的关系,并采取了一种可以由两路任意升/降压输出灵活复用的自适应导通时间控制方法。经0.25μm 2P4M CMOS混合信号工艺流片验证,测试结果显示DCM和PFM时序与设计方案吻合,各种转换条件下输出电压纹波在40~70 mV。通过比较发现,对轻载效率的提升可以达到30%以上。     

混沌抑制开关变换器电磁干扰的研究

以电流型Boost开关变换器为研究对象,分析了变换器的混沌工作模式及其电磁兼容性,运用统计分析方法推导出混沌状态的电感电流纹波平均值及其功率谱计算公式.对混沌与周期工作模式的时域和频域特性进行对比分析,得出混沌工作模式可以改善开关变换器的电磁兼容性,但电感电流纹波相应增加,从而降低变换器的效率.仿真结果验证了理论分析.     

功率因数校正技术及不同控制策略研究

功率因数校正电路广泛应用于交-直电源变换电路中,以消除电力系统的谐波,提高功率因数。为此,对典型的有源PFC的Boost电路进行原理性分析,并对有源功率因数校正的各种控制方法从不同角度进行分析和比较,如连续导通模式、不连续导通模式和临界导通模式,平均电流模式、电流峰值模式和电流滞环控制等。最后以L6561为例说明各种功率因数控制方法不是独立而是相互联系的,实际应用中应该结合考虑各方面具体情况来进行选择。     

模拟电流模式(ECM)控制的集成降压稳压器

本文介绍了降压稳压器基础、电流模式控制的操作、模拟电流模式控制的操作以及散热问题。最后,讨论了回路补偿设计的方法,并给出了降压-升压应用的实例。降压稳压器基础图1给出了降压稳压器的典型电路,包括功率管电流、续流二极管电流以及电感电流。图中忽略了功率管、续流二极管、电感等寄生电容,以及输出电容的ESR。这样有利于获得降压稳压器的一些关键特性,包括非绝缘接地、输出纹波电流以及高输入纹波电流,高端(浮动)门驱动电路等。     

一种应用于光伏系统的高升压比新型ＳＥＰＩＣ变换器

提出一种新型高升压比SPEIC变换器。该变换器具有连续输入电流的优点,可降低光伏直流侧输入电压纹波。与传统无耦合电感SEPIC变换器拓扑相比,它可以在较小的占空比下提供较高的电压增益。因此,在给定电压增益下,较小的占空比可以明显降低电感的电流纹波,降低传导损耗,并减少开关器件的电压应力。本文分析了连续导通模式和断续模式的工作原理,比较了多个相似工作。最后,搭建100W的实验样机,实验结果证明所提变换器拓扑的正确性和可行性。     

PWM开关电源控制电路的抗电磁干扰设计

为提高开关电源控制电路的抗干扰性能,提出了三种设计方法。使开关电源控制电路工作在准谐振模式,并且控制与之配套使用的开关管在谷底导通,从而降低导通电流的尖峰值;通过采用“变频”技术,将开关电源中的电压和电流各次谐波的频带进行展宽,以降低高次谐波的幅度;通过限制开关管的电流,降低电流纹波。采用0.25μm 5V/40V BCD工艺设计了开关电源控制的电路SX1608,进行流片和封装测试,并将之应用在实际的开关电源中,经测试开关电源的电流纹波较小,抗电磁干扰能力较强。     

降压转换器电流取样电阻三种位置的选择

本文介绍了电流模式降压转换器的电流取样电阻放置的三种位置,即输入端、输出端及续流管,同时详细地说明了这三种位置各自的优点及缺点,还阐述了由此而产生的峰值电流模式和谷点电流模式的工作原理,以及它们各自的工作特性。本文也给出了使用高端主开关管导通电阻、低端同步开关管导通电阻,以及电感DCR作为电流取样电阻时,设计应该注意的问题。     

用于神经刺激器的单电感双极性直流电压转换器

提出了一种应用于神经电刺激器的单电感双极性输出(SIBO)的直流电压转换器,具有良好的轻载效率和较低的设计复杂度。提出的SIBO系统只使用一个电感,通过两相控制同时输出正负电压,降低了控制复杂度,减少了开关通断次数,提高了效率。同时使用数模混合电路、固定导通时间调制方式实现逻辑控制,提高了系统效率,降低了设计复杂度。SIBO系统采用单节锂电池供电,输入电压为3 V到4.2 V,输出电压在不同模式下可以分别输出 ±16 V、±12 V、±8 V、±4 V。后仿真结果表明,SIBO系统在输出电压为±16 V、负载电流为1 mA时,V_OP、V_ON的纹波分别为4.5 mV和3.4 mV;在负载电流为1.3 mA时,能够达到的最大效率为94.8%。具有效率高、纹波小、复杂度低等优势。     

一种新的用于电流模式DC-DC Boost变换器SPICE模型

提出了一种高精度的电流控制模式DC-DC Boost(升压)变换器SPICE模型.适用于CCM(连续电感电流模式).考虑了功率开关管的导通电阻、二极管的正向压降和电阻等重要参数,可以在HSPICE或Spectre仿真器上进行小信号分析,解决了在仿真器上开关电感的存在而无法进行交流和稳定性分析的问题.通过仿真波特图可以对系统的稳定性做出定量和定性判断,为开关电源的设计提供了一种快速准确的方法.     

BOOST功率因数校正器在三种工作模式下特性的比较

目前国内外的一些大半导体公司陆续推出各种控制方法的PFC控制IC,但对于同等输出功率等级,究竟该如何选择最合适的工作模式,却很少有文章涉及完全系统的比较研究,本文对比分析了BOOST功率因数校正器工作在电感电流断续DCM、电感电流临界CRM和电感电流连续CCM模式下的工作特性和设计方法,并通过实验验证他们各自的工作特性,从而给出一个选用原则。     

基于电流纹波率反激式变压器导通模式的分析

提出了利用电流纹波率设计反激式变压器和判别其导通模式的方法,用该方法导出了反激式变压器从CCM进入DCM模式的数学式,用MATLAB计算并分析了输入电压、负载电流及反射电压对导通模式的影响。设计了一款反激式开关稳压电源,测量了变压器的电流波形。实验表明,测量结果与推导的数学式相符,用电流纹波率设计反激式变压器比传统的波形系数更直观和便于测量。     

基于伏秒平衡原理的Buck-Boost变换器分析

针对现有"电力电子技术"教材中普遍存在的对Buck-Boost变换器的分析不完整等问题,本文基于伏秒平衡原理对Buck-Boost变换器进行了全面分析,推导出变换器全范围的输入输出电压关系,电流连续模式(CCM)和断续模式(DCM)的临界工作条件以及电路各参数对电流纹波和电压纹波的影响等。本文一方面有助于更全面深入地理解Buck-Boost变换器的工作原理及特性,另一方面有助于DC-DC变换器分析方法的统一,具有一定的教学指导意义。     

CCM模式Boost开关变换器的非线性建模和仿真

在开关元件平均模型法的思想基础上,提出了一种工作在连续电感电流模式下的DC-DCBoost(升压)变换器模型。考虑开关电阻、电感电阻及纹波寄生参数的影响,推导出理想与非理想传递函数。对其开环传递函数进行仿真和比较后可以发现考虑电感纹波的模型与实际更加接近,精度更高。     

并行电流模式控制Boost变换器的建模与仿真

本文基于BoostDC-DC变换器,提出了一种新的控制方法：并行电流模式控制。在这种颓的控制方法下,占空比由并行的电压项和电流项组成,电压项由参考电压和输入电压决定;电流项由电感电流,参考电流和参考电压决定。该控制方法不同于传统的外环为电压环内环为电流环的双环控制。建立了并行电流模式控制的Boost DC—DC变换器的小信号模型。给出了基于传递函数的Matlab／Simulink仿真模型和在PSIM环境下的电路仿真模型。仿真结果显示基于传递函数的仿真和基于电路模块的仿真结果一致,证实了本文所建立模型的正确性。同时仿真结果也表明并行电流模式控制比电压模式控制具有更好的控制特性。     

Buck型DC-DC电路振铃现象的抑制

Buck型DC-DC电路在负载较大时,外接电感电流在一个调制周期内会出现减小到零的情况。为了防止电路进入强制连续导通模式(FCCM),电感电流反向,导致负载电容通过续流NMOS管放电,降低DC-DC的转换效率,需要设计保护电路在电感电流减小到零时检测电感前端电压,当电压大于零时强制关断NMOS管,使电路工作于断续导通模式(DCM)。由于开关管寄生电容与外接电感LC形成振荡回路,电感残余电流产生振铃现象。为了抑制振铃现象,通过控制电路在LXC与地之间接入阻尼电阻,减小电容的等效并联电阻,加快振荡衰减。     

分布式系统中实现单阶段PFC和降压转换的新方法

在最先进的PFC电路中，为了降低输入电流谐波并提高输入功率因数，通常使用升压拓扑结构。升压拓扑结构可以在连续导通模式(CCM)、非连续导通模式(DCM)或临界导通模式下工作。     

临界导电模式下PFC储能电容电压及电流分析

针对工作于临界导电模式下(CRM)的功率因数校正器(PFC)的输出储能电容有效值(RMS)电流及其电压纹波,进行了详细的教学推导.对功率因数校正(PFC)和临界导电模式(CRM)进行了简要的介绍,给出了临界导电模式下(CRM)输出储能电容(Bulk Capacitor)的有效值(RMS)电流及其输出电压纹波(Rippl...     

四级交错单相有源功率因数校正器的研究

在家用变频空调等应用中,功率因数校正器(PFC)的功率等级越来越大。多级交错PFC可以有效地降低电源纹波电流,简化电感设计和提升系统效率。文中在描述这种PFC单周期控制原理基础上,提出了一种基于IGBT电流的电流合成方法,分析了四级交错并联PFC中IGBT占空比与纹波电流关系、输出滤波电容纹波电流和开关频率调制原理,并采用Matlab/Simulink进行了全面的仿真分析。为验证理论分析和仿真分析,基于RENESAS最新推出的模拟控制器R2A20104,设计和实现了额定输出功率8.0kW的四级交错PFC。结果表明,采用单周期控制、电流合成原理实现并联交错有源PFC是可行的,具有很好的输入端纹波电流抑制效果,且电感设计简化,并能提升系统效率。     

一种新型高精度斜坡补偿电路

针对采用高端功率MOSFET的导通电阻作电流取样电阻的同步整流电流模式降压DC-DC变换器,设计了一种新型高精度斜坡补偿电路.该电路采用有一定死区时间的同步整流,防止主功率管和续流管同时导通.死区过后,主功率管给电感充电,此时,续流管漏极寄生电容还在放电,造成电流采样误差.针对该问题,提出一种斜坡补偿电路,进行误差消除...