低功耗无片外电容的低压差线性稳压器

设计了输出电压为3.3 V,最大输出电流为100 mA的无片外电容低压差线性稳压器（LDO）.该芯片采用并行结构的微分器和大米勒电容,通过比例调节和微分调节结合的方式,利用微分器电路在瞬间提供大的转换电流,克服了无片外电容LDO在负载和电源电压变化时输出电压跳变过大的问题.芯片采用CSMC公司0.5 μm工艺模型设计,并经过流片.测试结果表明,在5 V工作电压下,当负载电流从100 mA在1 μs内下降到1 mA时,输出电压变化小于600 mV;电路的静态电流小于4.5 μA.测试结果验证了电路设计的正确性.     

一种新型高效率四开关BUCK-BOOST电路设计

针对传统开关电源精度低、效率低以及自适应能力差的问题,设计了一种基于LM5715电压转换器和DSP数字信号处理器的新型Buck-Boost电路。LM5715在降压和升压模式下均采用电流模式控制,以实现出色的负载和线路调节。DSP处理器通过内部PWM电路实现四个开关管的导通控制,开关频率由外部电阻器进行反馈控制。仿真结果表明,相比于传统的升压降压变换器,所设计的变换器具有较宽范围的输入电压、稳定的输出电压以及较高的电源转化效率,具有较好的实用性。     

PWM/PSM双模式高压异步整流BUCK电路

为了在全负载范围内取得高转换效率,提出一种根据占空比来自动实现模式跳转的脉冲宽度调制（PWM）/跨脉冲调制（PSM）双模式的低功耗、高压直流电压转换电路.它的输入电压为3～24 V,输出电压为2.5～(VIN-0.5)V.当负载电流较大时,芯片采用开关频率为1 MHz的PWM工作模式;当负载电流减小时,采用开关频率降低的PSM模式,从而保证了在全负载电流变化范围内的高转换效率.PWM到PSM模式的跳转采用简单逻辑及最小占空比电路实现,达到了模式的自动转换.电路采用CSMC公司的0.5 μm 40 V高压混合信号模型设计并完成流片加工.测试结果表明,在5 V的输出下,当输入电压到达最大值24 V时,芯片保持了55%以上的转换效率.芯片在2种模式间可以实现平稳过渡,具有良好的负载电流调整特性.     

一种高电源抑制比的LDO电路设计

设计一种基于0.35μm 2P4M CMOS工艺,具有高电源抑制比、快速负载瞬态响应特性的低压差线性稳压器电路。该电路通过采用缓冲运放来驱动LDO电路的功率调整管,有效提高了LDO电路的电源抑制比和负载瞬态响应特性。该电路的输入电压为3.3V-4V,输出电压为2.8V;负载电流范围为0.5mA到100mA,当负载电流在全负载范围内瞬变时,输出端过冲电压小于1mV;在全负载范围内,低频时,电路的电源抑制比达到-89dB以上,在1MHz时,电路的电源抑制比达到-60dB以上。     

用于能量获取的低压输入DC/DC转换器

提出了一种低压输入能量获取DC/DC转换器,可在输入电压低至25 mV的情况下工作.为适应不同的应用系统需要,该电源管理系统提供4种不同的电源输出,为各种应用提供最佳电压设计,以适应低功耗设计要求;在输入电压不存在的情况下储能电容可对系统进行供电,延长了系统寿命并拓展了应用.在0.18 μm CMOS工艺下,300 μA负载电流下效率达到64%.该设计为无线检测和数据采集应用提供了完整电源管理解决方案.     

一种高压高可靠性开关电源控制芯片

为了增强电源系统的可靠性,提出一种高压高可靠性开关电源控制芯片,该芯片引入一种新型的故障保护电路,通过同时监测误差放大器（EA）输出和峰值电流信号来检测过流和短路等故障.当EA输出电压超过4.2 V或者峰值电压信号（由采样电阻得到）连续4个周期超过0.75 V时,保护电路会及时切断控制器,保护变换器免受损害,同时降低了电路损耗.芯片还集成了软启动、限流保护、过压欠压保护和脉宽调制/跳脉冲调制（PWM/PSM）模式切换电路,该芯片采用CSMC 0.5 μm 60 V BCD 工艺进行设计,已经成功流片.将该芯片应用于反激式转换器中,转换器可以将34～60 V的输入电压转化成5 V输出.测试表明：当故障发生时,控制芯片能够迅速切断控制器以保护整个转换器,而当故障消除后该控制器仍然可以自行重新启动;反激转换器最大输出电流为2.6 A,静态电流小于1 mA,最大效率为83.5%,线性调整率和负载调整率分别为0.02%/V和0.03%/A,具有良好的瞬态响应能力.     

宽电压大负载应用DC-DC变换器的电流采样电路

提出了一种新颖的电流模降压型DC-DC变换器的电流采样电路。该电路结合传统电流采样电路的优点,合理地使用LDMOS,实现了宽电压大负载应用DC-DC变换器的电感电流的精确采样。该结构在一款0.35μm BCD工艺的降压型DC-DC变换器中进行了投片验证。仿真和测试结果表明,输入电压为4.75 V~25 V、负载为0 A~3 A的情况下,DC-DC变换器芯片输出稳定,纹波较小且瞬态特性良好。     

双环控制单周期PFC转换器高层次模型及电路

为简化设计过程,提高电源效率,采用Simulink拓扑结构和线性化方法,基于双环动态转移控制函数,建立了单周期、临界控制模式升压型功率因数校正转换器的高层次模型．电压环路提供低频稳定性以获得低的总谐波失真,电流环路改善高频动态特性．根据系统模型,采用Sinomos 1.0μm 40V CMOS工艺完成了功率因数校正的电路设计和验证．测试结果表明,在V_DD为15V,V_INV为2V, V_ZCD为2V的条件下,功率校正因数可达到0.988,总谐波失真为3.8％,稳定工作时电流仅为2.43mA．双环控制系统能够有效地实现单周期控制,提高系统的稳定性和动态响应速度,体现了高性能电源管理芯片的特点．     

基于MSP430的超低功耗温度监测站

针对目前市场上温度监测设备的功耗问题,本文设计了一种基于MSP430的超低功耗温度监测站,将0.01F超级电容用2mA电流恒流充电至4.2V,使用TI的低功耗电源芯片TPS62740(降压)和TPS610980(升压)构成Buck和Boost两种斩波电路进行供电。使用模拟开关TS5A3159进行切换,当电容电压大于2.4V时使用降压通道,小于2.4V时使用升压通道。同时,采用IIC总线读取TMP112采集的温度数据,转换为二进制代码表示十进制数(binary-coded decimal,BCD)后通过SPI总线发送,实现超级电容+光伏电池供电条件下的长期温度监测。系统会定期通过高精度晶振对系统时钟进行校准,在几乎不增加功耗的情况下保证时标精度。实验结果表明,当系统正常运行时,静态电流约为0.7μA,正常情况下可以达到7~8h的运行时间。本设计具有测量精度高、便于安装、操作简单、超低功耗等特点,适合现场无电源情况下使用。     

基于双输入Boost电路的风光互补发电系统研究

传统风光互补发电系统通常采用2套DC/DC装置以实现最大功率点跟踪,实际运营时投资成本高.Boost电路应用在MPPT上具有输入电流连续,驱动电路简单的优点.采用了一种新型的双输入升压斩波电路,该电路可以实现2种不同性质的电源输入,简化了传统的多输入变换器的电路结构,提高了电压增益,降低了开关器件电压应力.详细阐述了双输入Boost电路风光互补发电系统扰动观察法的控制策略.仿真结果表明,风力机和太阳能电池板同时或独立供电时,所设计的双输入Boost电路都能够实现最大功率点跟踪.     

大功率LED路灯电源系统中PFC模块的设计与实现

为了控制谐渡对电网的污染,电源中有必要增加PFC模块,采用有源PFC工作原理实现了一种升压型变换器模块,设计完成由交流电压90~265 V输入到稳定的400 V直流输出,所采用的核心控制芯片为L6561.实验结果表明:该变换器的输出电压稳定度高,功率因数达到0.94以上,能够减少整个电源系统的损耗.     

有源功率因数校正控制芯片的设计与实现

为了有效改善电网供电质量,提高电能利用率,针对中大功率电器功率因数校正的需要,设计了一种带输入电压前馈的基于平均电流模式控制的有源功率因数校正(APFC)控制芯片.该芯片集成了输出过压保护和涌入电流限制等保护电路,采用1.5μm双极型-CMOS（BiCMOS）工艺实现,芯片面积为2.44 mm×2.38 mm.基于该芯片设计了一250 W功率因数校正电路,测试结果表明,芯片在12 V供电电压的条件下,静态功耗为48 mW（不包括开关损耗）;在220 V交流输入、满负载下的功率因数为0.993.     

Boost变换器混杂系统建模与仿真

为了得到Boost变换器在负载和输入电压扰动下稳定的输出电压,针对Boost变换器的混杂动态系统特性提出了一种新的控制算法.首先根据混合动态系统理论建立变换器的混杂自动机模型,从而将控制算法的设计问题转换为混杂自动机切换条件的选取.然后通过对电感电流连续模式及电感电流断续模式工作过程的分析,采用电路理论法计算得到切换条件.最后采用MATLAB的Simulink和Stateflow工具箱对控制算法进行了仿真.结果表明设计的控制算法可以实现Boost变换器全范围的稳定运行,同时对负载和输入电压扰动都有很好的抑制效果.     

电力操作电源系统的设计

为了进一步提高操作电源的稳定性,设计了一种基于AT89S51单片机控制的UPS-220V/3A电力操作电源系统.该系统主要由整流、直流变换、智能控制三大部分组成.首先整流部分利用该电路特有的两个控制环相互作用提高输入侧功率因数;然后直流变换部分采用高频逆变电路、高频变压器以及全波整流相组合以实现稳定的直流输出;通过输入模块和显示模块,调整充电电流等级和控制充电模式并进行显示;最后控制部分利用AT89S51单片机采集信号并进行处理,通过控制高频逆变模块来控制系统的稳定以及实现输出电压的可调.该操作电源系统在市电输入时能稳定电压;当市电断开或输入异常时,可对负载进行零时间切换供电.结果显示输出电压偏差在±0.5%以内,输出纹波系数在0.1%以内,供电稳定,负载正常运行.     

一种内阻辨识控制的热电变流系统

针对热电转换系统提出了一种四管升降压式变换器。该电路可以工作在升压、降压和升降压3种工作模式。通过对热电模块的热阻进行辨识,实现了新型最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和功率匹配(power matching,PM)的控制方法。分析了电路的工作原理,给出了电路控制算法及流程图,并分析了系统模型。最后以20 V电压为输入,12 V蓄电池为负载,建立了该系统实验装置。结果表明:该算法能有效实现电路所需工作模式,证明了该算法的准确、高效。     

单体锂动力电池的携行电台供电电源直流变换控制技术

提出一种基于脉宽调制技术和滑模变结构控制技术相结合的新型直流变换电源控制策略,设计了一种连续电流模式下的升压直流变换电源滑模变结构控制器,将3．2V单体锂动力电池变换为满足携行电台供电要求的12V工作电源。通过Matlab／Simulink环境下构建控制器仿真模型,并对负载电阻和输入电压变化情况下的控制器性能进行仿真实验,结果表明该升压直流变换电源滑模变结构控制器在大范围扰动情况下的输出电压变化并不明显,稳态误差较小,动态性能良好,鲁棒性强。     

用于相变存储器的超低输出纹波电荷泵

针对相变存储器编程操作对电荷泵低输出纹波与高瞬态响应速度的要求,提出了一种超低输出电压纹波的开关电容型电荷泵。相比于传统开关电容型电荷泵,在充电阶段,由电压比较器控制泵电容充电时间,泵电容被充电至预先设定的电压值Vo-Vin后停止充电,其中Vo为预期输出电压,Vin为输入电源电压;放电阶段,泵电容串联在输入电源Vin与电荷泵输出端,泵电容上极板电压自然地被提升至Vo并向外部负载输出电流。通过该方法固定电荷泵输出电压,可有效地消除由于电容间电荷分享所造成的输出纹波,并兼顾了高瞬态响应速度。使用中芯国际0.18μm标准CMOS工艺模型进行仿真验证,结果表明新结构的电荷泵在输入电压为2.2~4.8V间,输出5V电压,10mA负载电流,输出纹波低于3mV,电源效率最高可达88%.     

基于单片机的转速测量及输出4～20mA电流的系统设计

针对工业标准电流4～20 mA的产生,设计了一套将车轮转速转换成标准电流输出的控制系统。该系统采用24 V直流电源供电,经降压处理给单片机提供＋5 V的工作电压,然后由单片机实现对车轮转速信号的采集、处理,数/模转换器MAX538则把处理后的数字量转换成电压,并借助电压/电流转换器AD694将电压转换成4～20 mA的电流供给后级设备。     

用于新能源发电的新型升降压转换器及其控制策略

针对新能源发电装置输出电压变化大难以实现储能的问题,提出一种基于PI控制器结合前馈控制的新型单管耦合型升降压转换器,通过调节耦合电感的变比灵活调节电压转换比,同时降低了开关器件电压应力,采用无源钳位电路,起到回收漏感能量和抑制开关管电压尖峰的作用,与传统升降压转换器相比具有更宽电压转换比,输入电流连续和开关管电压应力小等优势;利用PI控制器结合前馈控制策略实现闭环控制,保证了转换器整个输入电压范围内良好的输入暂态响应。详细分析了转换器的工作原理并推导了转换器稳态特性,将所提转换器与其他单管升降压转换器的各项性能进行比较。推导了转换器的小信号模型,同时利用伯德图验证PI参数设计的正确性,分析了PI控制器结合前馈控制策略的设计过程。最后,搭建了一台额定功率100 W,20～60 V输入、48 V输出的实验样机,通过升压和降压模式下的实验来验证所提转换器的性能,同时验证了PI控制器结合前馈控制策略的可行性,其中升压模式最大效率为97.08%,降压模式最大效率为97.10%。     

三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元

提出了一种三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元结构,并演绎出了一系列适用于大电流、高增益或高降压变换场合的DC/DC拓扑族.采用有源箝位软开关电路无损地转移了漏感能量和消除了主开关管上的电压尖峰.在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,减小了电路的开关损耗.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑制了二极管的反向恢复电流.总结了一系列采用三绕组耦合电感和有源箝位软开关电路组成的交错并联DC/DC变换器拓扑族.最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kW Boost变换器试验样机,实验结果与理论分析一致.