一种新型快速瞬态响应VRM拓扑

微处理器的迅速发展,使其对功率管理的要求越来越高。作为CPU电源的电压调节模块(VRM),其瞬态响应已成为目前研究的热点问题。提出了一种新型快速瞬态响应VRM拓扑,分析了该拓扑的结构、工作原理和控制策略。通过一台1.8 V/15 A的样机实验,证明了该拓扑在提高瞬态响应方面的有效性。     

应用于多相电压调节器的单元耦合与矩阵组合的阵列式集成电感

集成电感对多相电压调节模块(VRM)稳态和动态特性有重要影响,合理的耦合度可以提高VRM的输出动态响应,并能够降低每一通道的稳态纹波。提出一种利用小电感单元进行矩阵组合的阵列式集成电感,分析电感集成原理,给出阵列式集成电感的单元位置拓扑和单元组合结构拓扑,并分析自感互感单元匝比和磁阻比与电感耦合度的关系。通过电路方程推导了多相VRM耦合电感的等效稳态与暂态电感,获得多相VRM集成电感耦合度的设计准则。耦合度范围对比表明,所提出的阵列式集成电感的集成耦合度与设计准则完全一致。利用设计准则设计四相阵列式集成电感,实验样机测试结果验证了设计准则的正确性。将实验样机应用于四相VRM,实验结果表明应用阵列式集成电感的VRM具有良好的稳态和动态特性,证明了所提出的阵列式集成电感具有实用性。     

一种混合式自适应电压定位控制策略及12V电压调节模块拓扑

随着开关频率和输入电压的不断上升,使得按照临界电感法设计的VRM效率受到很大的约束,通过增大电感值可以减小电流纹波以抑制由此引起的损耗,但是却会影响VRM的瞬态响应。本文提出了一种基于大电感的混合式AVP控制方法及VRM拓扑,通过增大电感提高稳态效率,同时采用了简单的混合式AVP控制使瞬态响应不受占空比饱和的影响。基于所提出的控制方式及拓扑和基于传统的临界电感量,设计制作了两台12V-1.6V/20A的样机并进行比较,试验波形和效率测试结果证明了该控制方法及拓扑在不影响瞬态响应性能的前提下,可大大提高VRM的效率。     

用于电压调整模块的改进型双频Buck变换器

分析了各种电压调整模块(Voltage Regulator Module,简称VRM)拓扑电路的特点及用途,针对传统的变错并联Buck变换器和双频Buck变换器用于VRM中时出现的问题,提出了一种新的VRM电路,它采用低频电感变错并联的双频Buck变换器,结合了交错结构和双频结构各自的优势.分析了低频电感的优化方法,提出了新型VRM电路的控制策略,最后给出了实验结果,证明了珲论分析的止确性.     

基于Ansoft/Maxwell的VRM磁元件集成设计

本文对现有的两种磁元件集成方法(解耦型和耦合型)及各自特点做了简要介绍。针对以Buck+Half-Bridge两级电路为拓扑的VRM，鉴于其后级电路采取固定占空比的PWM控制，经分析得出解耦型磁元件集成方案比非解耦型磁元件集成方案更为适合。在确定方案之后，再结合VRM低压大电流输出的特点，提出一种适用的磁元件集成结构。借助Ansoft/Maxwell 2D对所设计的集成磁元件进行了损耗分析，并通过比较总结了该集成磁元件在损耗和体积两方面的良好表现。     

1 MHz软开关同步Buck变流器的研究

实现了一种新型的软开关同步Buck电路,即采用耦合电感的方法.比较了该电路和准方波（QSW）的损耗分析.通过一台开关频率为1 MHz样机的效率测试,证明其适用于高频应用,也为两级电压调整模块（Voltage Regulator Module,简称VRM）的前级电路提供了一种候选拓扑.     

电压调整模块（VRM）拓扑综述

电压调整模块（VRM）是分布式电源系统（DPS）中的核心部件。本对近几年提出的VRM拓扑作一综述,主要介绍了准方波（QSW）工作方式同步整流Buck电路、有源箝拉电感耦合Buck电路、推挽正激变换器等三种拓扑及它们的改进型拓扑结构和工作特点,同时介绍了交错并联（Interleaving）和内置输入滤波器（Built-in Input Filter）等新的概念和技术。     

三种具有快速动态响应的VRM拓扑分析比较

本文给出了三种具有快速动态响应速度的VRM拓扑：多相交错Buck拓扑、采用步进电感的变换器拓扑、混合供电模式拓扑。并分析了它们各自的设计目标、工作原理，以及各自的优缺点。     

多相电压调理模块的矩阵化多自由度耦合磁件

应用于多相电压调理单元(VRM)集成电感的合理设计影响和决定着其稳态和暂态性能,优化电感耦合度可同步改善VRM的稳态输出纹波和动态输出响应。通过建立电路方程推演出多相VRM耦合电感的等效稳态与暂态电感,获得多相VRM集成电感耦合度的设计准则。提出一种基于模块化耦合电感概念、可多自由度组合、可变耦合度的矩阵化耦合磁件。分析电感可消除直流偏磁原理,推演出阵列化耦合磁件的单元拓扑集成原理及其耦合结构多自由度组合演化规格,并推导单元耦合电感匝比、磁阻比荷电感耦合系数的关系曲线,实现集成电感可变耦合度设计。设计四相阵列式耦合磁件并应用于VRM进行测试,实验结果验证了阵列式耦合磁件设计准则的正确性及实用性。     

48V输入电压调节模块的现状及未来

分析了48V输入电压调节模块(VRM)设计的难点，系统地介绍在主电路拓扑选择、同步整流器选择、输出滤波器的设计中应遵循的原则。同时简要讨论了VRM设计时在电路布局、控制环设计及变压器设计时应注意的问题。     

集成耦合磁路的新型电压调整模块

多相交错型同步整流降压式变换器广泛地应用于微处理器电压调整模块设计中.为了提高变换器的稳态和动态性能,本文提出一种新型集成耦合磁路的非隔离式电压调整模块.文章利用等效磁路分析法定量地研究多个电感集成在一个磁芯中的自感量和互感量,通过调节集成磁芯气隙长度和耦合系数有效地优化电压调整模块的稳态特性和动态品质.Matlab仿真和两相并联样机实验研究表明,相比传统的电压调整模块,该新型磁集成电压调整模块可以有效地提高动态响应和变换器工作效率.     

电压调节模块的现状与发展

由于计算机和通信技术的发展,微处理器的工作电压越来越低,容量成倍增加,负载调整率也不断提高,这就促使电压调节模块的设计要不断出新。电压调节模块(VRM)主要分为非隔离型和隔离型两类,本文介绍了两种类型电压调节模块主要的拓扑结构,分析了电路的特点以及电路本身的优缺点,并简单介绍了电压调节模块的发展趋势。     

两相电压调整模块的无源控制

针对多相交错并联型电压调整模块稳态时各相电流纹波大、动态响应难以满足最新VRM标准要求的问题,以两相Buck型VRM为例,依据切换线性系统理论和无源控制,采用了凸组合方法,建立了两相VRM的切换仿射线性系统模型,并推导出其无源控制策略.仿真结果表明,应用无源控制方法的两相VRM的闭环系统,稳态工作点上两相电流保持均流,各相的电流纹波小,保证了系统的大范围稳定,与传统PI控制方法相比能够明显改善负载变化所引起的动态过程,提高了系统的动态品质.     

三相交错并联VRM的状态反馈线性化控制

以三相非隔离式交错并联VRM为研究对象,应用微分几何理论实现三相VRM的非线性解耦控制.首先在统一的开关脉冲函数下,建立三输入三输出仿射非线性模型;基于微分几何理论得到三相VRM的状态反馈线性化解耦控制规律;最后给出了仿真对比实验,结果表明基于状态反馈线性化控制的交错并联VRM有良好的动态品质和稳态特性.     

Excitation of Variable-Reluctance Motor Drives

ABSTRACT

This paper focuses on two major issues which need careful consideration when designing an excitation for variable-reluctance motor (VRM( drives. The drive is comprised of a VRM, an inverter and an excitation and control strategy. The controller acts to enforce the excitation. The specific issues addressed here include the modeling of the drive and selecting a topology Toe the drive. These issues were found to be important during the design of an optimal-efficiency excitation for a high-power (60 kW( VRM drive. The drive used for the running example was designed for electric vehicle propulsion using a bifilar wound VRM.

The importance of drive modeling is examined through an example. The example uses two magnetic models for the same VRM to generate current waveforms for drive operation at a specific speed. The attributes of the current waveforms are then compared and their influence on excitation design is discussed. The comparison shows that meaningful excitation design requires accurate models of drive operation. The implications of the magnetic model on the design of the VRM are discussed.

With regard to inverter topology, a detailed efficiency comparison between a bifilar and a monofilar high-power VRM drive is presented. Each drive is comprised of a motor with identical geometries and the same number of turns per pole, a switching inverter, an excitation strategy and a control algorithm. After examining drive efficiency at several operating points over the intended duty, the paper concludes that the monofilar drive offers increased efficiency over the bifilar drive.     

Stability study of PC power system

In this paper, the computer power system is studied from the point of view of system integration stability. The voltage regulator module (VRM) and silver-box are modeled and analyzed. The computer power system is unlikely to have stability problems based on today's structure, although there can be strong interactions between the VRM and silver-box in multiple VRM systems. Future trends of the PC power system are also analyzed. With power level increases, VRMs will have stronger interactions at lower frequencies. An example of conditional stability is shown to challenge the impedance stability criterion of integrated systems. Possible solutions to this problem are provided