1MHz单周期控制同步整流Buck变换器的设计

提高功率变换器功率密度的有效方法是加大开关频率。传统的单周期控制芯片IR1150只能工作到200kHz的开关频率,为此提出了一种1MHz工作频率的单周期控制同步整流Buck变换器实现方案,控制电路采用“UC3825 TPS28225”这两款芯片实现,其中UC3825作为主控芯片,TPS28225作为驱动芯片。分析了整个系统工作原理,并对同步整流Buck变换器的主开关管、同步整流管、输出滤波器和积分器等进行了详细分析及设计。制作了一台1.8V,5A输出的样机,样机运行稳定,额定效率可达80.74%。实验结果验证了该设计方案的有效性。     

电流-单周控制Buck变换器设计

针对传统单周控制Buck变换器存在的抗负载扰动能力差、存在稳态误差等问题,提出一种电流-单周控制策略。通过将电感电流和二极管电压叠加作为积分输入,有效增强了变换器的抑制负载扰动能力,且有很高的输出精度。详细阐述了电流-单周控制Buck变换器的工作原理,用状态空间平均方法建立了电流-单周控制Buck变换器的小信号模型,在此基础上对电流-单周控制Buck变换器进行了频域设计。最后,对所设计的Buck变换器进行了实验验证,结果表明,电流-单周控制Buck变换器在负载发生跳变时具有极低的电压超调和跌落.输出纹波约50mV.证明了该控制方法的正确性、有效性。     

Buck变换器的电流型单周期控制方法

本文首次提出一类适用于DC-DC变换器的电流型单周期控制方法,包括电流~+-单周期控制(C~+-OCC)、电流~--单周期控制(C-OCC)、电流-单周期控制(C-OCC)。文中首先介绍了Buck变换器的电流型单周期控制原理,然后利用状态空间平均方法建立其小信号模型,在此基础上对它们进行了仿真,并对结果进行了对比分析,最后进行了实验研究,给出了相关实验结果。仿真和实验结果表明:C~+-OCC控制具有更优的动态负载性能。当输入电压变化时,C~--OCC控制Buck变换器的输出电压会减小,这与其他两种控制方法明显不同。综合起来看,C~+-OCC控制具有更优的性能。     

单周期控制DC/DC变换器稳定性分析

单周期控制变换器具有在一个周期内消除输入扰动的优点,在工程中常用小信号模型进行分析和设计.在此首先指出常用小信号模型的不足;其次用Filippov方法得到单周期控制Buck变换器一个完整周期内的状态转移矩阵并对其进行分析.可知当参考电压小于输入电压时,在任何电路参数情况下,单周期控制Buck变换器都处于稳定运行状态.对...     

控制受限滑模控制Buck变换器设计

分析控制受限的传统滑模控制Buck变换器的滑动模态区与滑模系数和Buck变换器电路参数的数量关系,结合滑模控制开关变换器的主电路参数和性能要求,给出实现系统期望性能指标的滑模系数的设计方法,获得无输出电压振荡的滑模控制Buck变换器。仿真和实验结果验证了提出的滑模系数设计方法的有效性和可行性。     

单周期控制Buck变换器输入电压调整率改善策略

在阶跃输入电压的作用下,单周期控制的Buck变换器的输出电压会产生一定的偏差,无法实现理论上对输入电压扰动的完全抑制。深入分析后发现是由于单周期控制器的硬件延迟所致。在此基础上提出了一种改进型的控制策略,并给出了理论推导和仿真验证。相比于传统策略,该策略在控制环路中增加了积分器输入电压发生环节和参考电压发生环节,可以基本实现对输入扰动的完全抑制,有效地提高了单周期控制Buck变换器的输入电压调整率。     

单电感双输出CCM Buck变换器输出交叉影响分析

以工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CM)的单电感双输出(single-inductor dual-output,IDO)Buck变换器为研究对象,采用时间平均等效电路方法,给出SIDO CCM Buck变换器的直流电压增益及系统的输出/控制、交叉影响、耦合等传递函数。在此基础上,得到一种分析SIDO CCM Buck变换器交叉影响的功率级小信号模型。论文建立电压控制SIDO CCM Buck变换器的闭环小信号模型,分析变换器两路输出负载变化对两路输出支路的交叉影响。最后,通过仿真和实验结果验证理论分析的正确性。     

双输入Buck变换器的单周期控制

在可再生能源联合发电系统中,采用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。MIC通常需要进行能量管理以实现可再生能源的优先利用,因此采用MIC构成的可再生能源联合发电系统是一个典型的多输入-多输出的耦合系统,其闭环设计复杂。因此本文针对双输入Buck变换器,提出单周期控制方式来消除环路之间的耦合。同时本文还提出了模式切换电路以实现各个模式之间的平滑切换,并推导了双输入Buck变换器在不同工作模式下的单周期控制小信号模型。由该小信号模型可知,采用单周期控制无需电流调节器,而且电压调节器在不同工作模式下的设计条件相同,因此调节器的设计大大简化。最后本文设计制作了一台800W的实验样机,实验结果验证了所提出单周期控制方法的有效性。     

电流型控制单电感双输出Buck变换器的动力学行为分析

通过对电流型控制单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)Buck变换器工作原理的描述,推导了三个电感电流边界,建立了电流型控制SIDO Buck变换器的离散迭代映射模型。采用分岔图和李雅普诺夫指数,分析了以输入电压和输出电压为变化参数的分岔行为。通过稳定性分析,得到了电流型控制SIDO Buck变换器从稳定的周期1工作状态到不稳定工作状态,从电感电流连续导电模式到断续导电模式转移的分界线方程,并利用参数空间映射图对变换器的工作状态域进行了估计。研究结果表明:随着电路参数变化,电流型控制SIDO Buck变换器发生了倍周期分岔和混沌,且运行轨道与三个边界碰撞后产生不同的分岔路由,包括周期数倍增和工作模式转移。最后,建立了电流型控制SIDO Buck变换器的仿真和实验电路,时域仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

双电流环交替控制的单相升-降压功率因数校正变换器研究

分析单相Boost-Buck功率因数校正变换器的工作原理,并对变换器在纯Boost和纯Buck模式下的电流控制问题进行分析.针对交流侧输入电压峰值大于输出电压的情况,提出由平均电流控制和电荷控制构成的双模式控制方案,确保变换器在一个基波周期内,不论在Boost,还是在Buck工作模式期间都可实现对输入电流的控制,达到功率因数校正的目的.文中给出双模式交替控制方案控制框图,并给出电荷控制方案的数字实现方法,最后通过实验对理论分析的正确性和控制方案的有效性进行验证.研究成果对于单相级联型Boost-Buck变换器的控制也有一定参考价值.