极低电压数字控制DC/DC变换器仿真研究及实现

数字化控制是开关电源的发展趋势.以同步整流的Buck电路为例,首先对电路进行了建模和设计,然后详细论述了数字控制中应注意的问题,并提出了定点仿真的概念,利用Matlab/Simulink进行了仿真.仿真结果表明,该数字控制Buck变换器具有良好的动态响应性能和稳态输出.最后,通过实验给予了验证.     

一种新型同步整流Buck蓄电池充电器

介绍了一种新型Buck型电池充电电路,此Buck充电电路结合了同步整流技术与零开关技术.由于结合了两种软技术,因此降低了电池充电电路的开关损耗和导通损耗.特别是低电压高电流输出场合,电路的效率得到明显提高.通过对功率管脉冲以及电路的设计,电路的拓扑更简单,而且避免了同步整流电路中常见的同步整流管体二极管反向恢复现象.对电路结构以及电路工作原理进行了阐述与分析,并通过Matlab/Simulink仿真,其仿真结果表明该充电电路能够实现预期的软开关,其输出电压纹波小,动态响应快,电路效率高.     

基于电容电荷平衡的DC/DC变换器的数字控制算法

利用电容电荷平衡原理来推导出直流,直流变换器的动态控制算法.介绍了变换器在负载电流突变和输入电压突变时的最优算法模型,详细分析了如何减少输出电压的波动以及缩短恢复时间以提高变换器的动态响应.试验结果验证了这两种算法的有效性,在25W、400kHz的同步整流Buck变换器中,应用该控制算法使得直流/直流变换器的动态响应达到最优.     

基于Si9122A的同步整流输出DC/DC变换器

研制了半桥结构的DC/DC变换器.采用带同步整流驱动输出的新型半桥控制芯片Si9122A实现了对变换器中初级开关管和次级同步整流管的PWM控制.该变换器电路结构简洁,控制调整方便.由于输出整流电路中采用低导通电阻的同步整流MOSFET替代了肖特基二极管,芯片自带同步整流管驱动信号,解决了自驱动方式信号差和外驱动方式电路复杂的问题.最后给出了实验结果.     

Buck电路的一种软开关实现方法

提出了一种Buck电路软开关实现方法,即同步整流加上电感电流反向。根据两个开关管实现软开关的条件不同,提出了强管和弱管的概念,给出了满足软开关条件的设计方法。通过一个48V输入,19V/5A输出,开关频率为200kHz的同步Buck变换器样机,验证了上述方法的正确性,其满载效率达到了96.1%。     

抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰的方法

采用同步整流技术的Buck开关电源的应用已越来越广泛,随着其输出电流的增大,抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰成为提高电源效率和性能的重要手段。本文通过对一个32V输入,5V/5A输出的Buck电源模块的实验,对Buck开关电源研发和实验当中抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰的一些方法进行了总结和分析,并针对比较重要的方法给出了实验波形。可以看到在同步整流管上并联肖特基二极管,主开关管使用栅极缓冲电路及同步整流管上使用缓冲电路都是一些简单而行之有效的改善Buck电路同步整流管漏极尖峰的方法。     

应用同步整流技术实现双向DC／DC变换

在Buck同步整流技术的基础上，充分利用其电路的特点，提出了双向直流变换器，并分析了其可行性。针对双向恒压和双向恒流两种控制方式，分析了各自的开关管驱动脉冲要求，并给出了相应控制脉冲的实现方法。通过实验加以验证。     

单开关DC/DC变换器的一种软开关实现策略

该文提出了一种适用于Buck、Boost、Buck-boost、Flyback等各种单开关DC／DC拓扑的软开关实现策略，即同步整流加上电感电流反向的策略。根据两个开关管实现软开关的条件不同，提出了强管和弱管的概念，给出了满足软开关条件的设计方法。一个24V输入，40V／2．5A输出，开关频率为200KHz的同步Boost变换器样机，进一步验证了上述软开关实现策略的正确性，其满载效率达到了96．9％。     

基于FPGA的比例积分滑模控制DC/DC变换器研究

针对DC/DC Buck变换器的动、静态性能要求,从Buck变换器状态方程出发,设计电感电流、输出电压及其积分的线性组合滑模面,并利用该滑模面证明比例积分滑模控制的存在条件及稳定性条件,构建基于FPGA控制的Buck变换器实验平台并加以验证。据此,实现所提出的算法对Buck变换器的控制。理论分析和实验结果表明,所提出的比例积分滑模变结构控制比传统的双闭环PI控制在系统参数变化、供电电压变化以及外部干扰情况下,都具有更好的鲁棒性,具有控制精度高和动态响应速度快的特点。     

基于DPA426R的低压大电流DC/DC变换器

设计了一种基于集成开关电源控制芯片DPA426R的高频DC/DC变换器,输出5V/14A.电路采用单端正激拓扑结构,反馈环路为电压控制模式.针对开关变换器的主要功能模块电路进行了设计和工作原理分析.为了提高开关电源的功率密度,初级控制电路的设计基于高集成度的电源管理芯片DPA426R,输出整流电路采用自驱动同步整流结构...     

一种两级式隔离型双向DC/DC变换器的分析与设计

提出了一种两级式隔离型双向DC/DC变换器,该变换器包含一个闭环的前级DC/DC变换器和一个开环的后级LLC谐振变换器。当能量从低压直流母线传输到高压直流母线时,变换器等效为Boost变换器+全桥倍压LLC谐振变换器;当能量反方向流动时,变换器等效为半桥LLC谐振变换器+Buck变换器。通过分析变换器工作原理与设计要点,提出了以效率为目标的中间直流母线电压优化方法,并研制了1台12 V/336 V、1 kW的样机,其优化后的中间直流母线电压额定值为50 V。样机实验结果验证了所提变换器的良好工作性能。     

直流变压器的研究与实现

研究了DC-DC变换器的一种不调压形式--直流变压器的工作特性.直流变压器有输入输出电压成比例的特点;由于直流变压器的系统中储能元件小,因此系统频带宽;此外直流变压器还具有易于实现ZVS开关、功率密度高等优点.在理论分析的基础上,采用推挽正激电路为基本单元进行了实验验证.     

基于TMS320F2808的大功率DC/DC变换器的设计

介绍了一种基于TMS320F2808芯片作为控制核心的大功率DC/DC变换器的控制调节系统。实际硬件参数测定表明,输入电压20～27V变化的情况下,实现了稳定、准确地输出1kW/50～120V电压动态可调,动态响应时间10MS的迅速响应的设计要求,达到了较高的数字化、智能化程度,进一步提高了电源设备的可靠性和可扩展性。     

Boost-LLC高效率DC/DC变换器

Boost-LLC两级变换器作为一种性能优异的DC/DC拓扑结构,日益受到人们的关注.两级结构能够充分利用Boost宽电压输入和LLC高效率特性,从而使整体效率较高.针对Boost-LLC两级DC/DC变换器进行了分析,介绍其工作原理、控制方法,并给出了优化设计方法,针对输入390V,输出为24V/20A,开关频率100kHz两级DC/DC变换器进行了设计和实验验证,整体效率达到97.2%.     

一种适用于高压输出的软开关多谐振直流变流器

将倍压整流技术和LLC多谐振变流器结合起来,构造出倍压整流LLC多谐振变流器.该变流器的变压器结构简单,副边只需要一个绕组;输出电容电压应力是输出电压的一半,无需额外的均压电路;只需要两个整流二极管,二极管的电压应力等于输出电压,电流应力等于输出电流,所以该变流器非常适合用于高压输出中小功率的DC/DC电源.另外,该变流器的所有功率半导体器件都工作于软开关状态,所以适用于高频高功率密度的场合.详细分析了该变流器的工作原理,软开关过程,输出电容的自动均压机理,并给出了关键的参数设计方法,采用该变流器技术的500V输出直流电源的实验结果验证了以上分析的正确性,满载效率达92.3%.     

Characteristic Analysis of a Micro DC‐DC Converter for Portable Electronic Devices and an Improvement of Transient Response Characteristic

This paper describes the characteristic analysis of a micro DC‐DC converter which integrates inductor, controller and switching devices, and the improvement of the transient response characteristic. The steady‐state operation and the efficiency characteristics of the micro DC‐DC converter are presented as experimental data. The static characteristics are theoretically analyzed with consideration of the DC current characteristics of the inductor. The load transient response characteristics of the micro DC‐DC converter are also analyzed experimentally and theoretically. In addition, the factors responsible for the overshoot and undershoot of the output voltage when the load changes are discussed. Finally, a clamp circuit for reducing the overshoot and undershoot of the output voltage when the load changes is proposed. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 175(3): 56–64, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21081     

15kV/400V直流变压器的设计与研制

设计研制了基于输入串联输出并联结构的200 kW DC 15 kV/DC 400 V直流变压器工程样机。开展了该样机一系列关键技术的研究,包括主电路拓扑结构设计,高频隔离双主动全桥单元设计及其开关器件选型,高频变压器设计,电压控制和平衡控制等。最后搭建了全载试验平台进行测试,结果表明样机在额定工况下的效率超过96%。     

A ZVS‐ZCS phase shift full bridge DC‐DC converter with secondary‐side control for battery charging applications

The output power requirement of battery charging circuits can vary in a wide range, hence making the use of conventional phase shift full bridge DC‐DC converters infeasible because of poor light load efficiency. In this paper, a new ZVS‐ZCS phase shift full bridge topology with secondary‐side active control has been presented for battery charging applications. The proposed circuit uses 2 extra switches in series with the secondary‐side rectifier diodes, operating with phase shift PWM. With the assistance of transformer's magnetizing inductance, the proposed converter maintains zero voltage switching (ZVS) of the primary‐side switches over the entire load range. The secondary‐side switches regulate the output voltage/current and perform zero current switching (ZCS) independent of the amount of load current. The proposed converter exhibits a significantly better light load efficiency as compared with the conventional phase shift full bridge DC‐DC converter. The performance of the proposed converter has been analyzed on a 1‐kW hardware prototype, and experimental results have been included.     

直接驱动倍流同步整流ZVS三电平直流变换器

提出了直接驱动倍流同步整流零电压开关(ZVS)三电平直流变换器,它利用滤波电感的能量可在宽负载范围内实现主开关的ZVS。在这种驱动方式下,同步整流管也能顺利地实现ZVS。详细分析了其原理,并通过一台100kHz输出24V/30A样机验证了该变换器原理及可行性,最后给出了实验波形。     

混合动力城市客车车载DC/DC辅助电源设计

主要讨论了一种采用新型SiC器件及全桥拓扑的混合动力城市客车车载DC/DC辅助电源的总体设计方案。针对城市客车车载电源低压大电流的应用场合,阐述了一种基于倍流整流电路的DC/DC变换器的原理及工作模式,研究了其主电路参数的设计方法,控制策略及其数字化实现。研制了3 kW工业样机,并进行实验。实验结果表明,该DC/DC电源实现了全桥移相控制,满载效率达96%,所有性能参数完全满足混合动力城市客车DC/DC辅助电源的要求。