嵌入式开关电容DC-DC变换器的新颖控制技术

提出了一种针对单片集成开关电容DC-DC变换器进行优化的设计方案.阐述了开关电容DC-DC变换器电路的拓扑结构及其基本工作原理,给出了单片集成开关电容DC-DC变换器的等效电阻控制方法.考虑到集成工艺的兼容性问题,在电路设计时,用n沟MOSFET替代二极管;为了改善变换器的输出特性,在标准2μm p阱双层多晶硅单层金属CMOS工艺中增加了一次MOSFET阈值电压的调整步骤,实现了升压开关电容DC-DC变换器的单片集成.芯片面积为0.4mm2,测试结果显示,在变换器输入电压为3V,输出电压为5V,电路开关频率为9.8MHz时,输出功率为0.63mW,效率达到68%.     

多输出谐振型开关电容变换器的设计与仿真

开关电容变换器是一种典型的无感变换器,电路中主要由开关管和电容器来实现电压变换和能量转换。由于电路中不含电感和变压器,可以大大缩小电源体积、减轻重量,并且易于在芯片上集成。随着电子设备的小型化,开关电容DC-DC变换器将具有广阔的应用前景。基于开关电容DC-DC变换器的研究现状,文中系统地阐述了多输出开关电容DC-DC变换器的工作原理和设计方法,并通过系统仿真和实验验证了该类谐振型变换器的高效性。     

嵌入式开关电容DC-DC变换器的新颖控制技术

提出了一种针对单片集成开关电容DC-DC变换器进行优化的设计方案.阐述了开关电容DC-DC变换器电路的拓扑结构及其基本工作原理,给出了单片集成开关电容DC-DC变换器的等效电阻控制方法.考虑到集成工艺的兼容性问题,在电路设计时,用n沟MOSFET替代二极管;为了改善变换器的输出特性,在标准2μm p阱双层多晶硅单层金属CMOS工艺中增加了一次MOSFET阈值电压的调整步骤,实现了升压开关电容DC-DC变换器的单片集成.芯片面积为0.4mm2,测试结果显示,在变换器输入电压为3V,输出电压为5V,电路开关频率为9.8MHz时,输出功率为0.63mW,效率达到68%.     

适合集成开关电容DC-DC变换器的浮地电容倍增器

针对在集成电路中制作大容量电容器的困难，提出了一种利用电流传输器提高集成电容器容量的方法，称之为连续可变浮地电容倍增器。分析了电容倍增的机理，建立了相应的关系式，在此基础上对用此浮地电容构成的一阶滤波器和开关电容DC-DC变换器进行了理论分析和PSPICE仿真。结果表明，利用电流传输器的阻抗变换作用，可使小容量的电容等效变换为较大容量的浮地电容，从而便于开关电容DC-DC变换器实现全单片集成。     

一类零电流谐振开关电容变换器的特性分析

具有零电流开关特性的谐振开关电容变换器是开关电容变换器的一种新拓扑形式.本文着重分析电路寄生参数和变换器运行条件对该类谐振开关电容变换器稳态特性的影响,推出变换器输出电压和效率的数学表达式,为研究负载或输入电压变化时变换器的输出性能提供了分析和设计依据.基于输出电压表达式,还提出谐振开关电容变换器的频率控制方案.全文以一个降压式谐振开关电容变换器为例详细说明公式的推导过程,并将此稳态特性分析推广到其它类型的谐振开关电容变换器.最后,文中设计了一台12V/5V/2.5A降压式谐振开关电容变换器样机,实验结果验证了本文的理论分析结果.     

PWM型开关电容DC-DC变换器的 非线性动力学行为研究

建立了PWM型二阶开关电容DC-DC变换器的二维离散映射模型,用非线性动力学理论分析了映射模型定点的稳定情况.以电压反馈系数为参数,通过数值计算描绘了系统动态演化的分岔图和最大Lyapunov指数变化曲线.以二阶串并电容组合开关电容DC-DC变换器为例,用PSPICE软件对其进行模拟仿真,得到了变换器的混沌吸引子.理论分析、数值计算和模拟仿真保持了一致.     

单周期控制开关电容DC-DC变换器

传统的开关电容DC-DC变换器通常采用PWM控制方法，以输出电压或者开关管的电流作为反馈信号来调节占空比，然而占空比信号的变化不能即时跟随输入电压或负载的变化，因而PWM控制方法的动态调节响应较慢。单周期控制方法是一种非线性控制技术，该技术利用开关变换器的非线性特点，对开关变量平均值实现即时的动态控制，只需在一个开关周期之内就能使开关变量平均值达到稳态，因而具有较快的响应速度。本文介绍了单周期控制方法的基本原理，并将该方法应用于一个恒定频率的升压(5V／12V)开关电容DC-DC变换器的控制．仿真结果轰明该方法是可行的。     

基于有源电容倍增器的新型电荷泵DC-DC变换器

电荷泵中浮置电容是影响输出特性的关键因素,针对大容量浮置电容难以集成的问题,提出利用电流传输器构成有源电容倍增器代替浮置电容的方法,可使等效的浮置电容容量提高1~3个数量级.利用PSPICE软件对反压及倍压电荷泵分别在采用有源电容倍增器和理想电容的情况下进行仿真,对比分析的结果说明采用有源电容倍增器的电荷泵电路仅需要很小的电容就能得到与外加大容量浮置电容电荷泵电路相同的输出特性(实例中100pF可等效50nF),从而基于有源电容倍增器的电荷泵将更易于全单片集成.     

开关电容DC-DC变换器的最佳控制方法

在采用等效电量关系法对开关电容DC-DC变换器进行分析的基础上，研究了脉冲宽度调制（PWM）和频率调制（FM）的关系．得出开关电容DC-DC变换器的统一等效电路并指出：对开关电容DC-DC变换器，无论采取什么控制方法，都是能耗控制，因此级联低压差线性稳压器是一种最佳的控制方式．     

基于电容ESR和预测调制的DC-DC变换器双环控制策略研究

针对boost型DC-DC变换器,研究基于输出电容ESR纹波电压的预测调制控制策略.首先提出了无需电流采样,并采用输出电容ESR纹波电压的双环控制系统.其次,为了提升DC-DC变换器系统性能,引入了预测调制策略,可以提高变换器瞬态响应速度,减小由输入电压及负载变化引起的扰动.同时,为避免次谐波振荡,采用谷值后缘预测调制技术.最后,对该变换器进行Simulink仿真,结果表明,采用基于输出电容ESR纹波电压的双环控制,结合谷值后缘预测调制技术,可以稳定变换器输出电压,提升瞬态响应性能.该策略无需电流采样以及谐波补偿等模块,能够有效降低硬件成本.     

A Monolithically Integrated 12V/5V Switch-Capacitor DC-DC Converter

A monolithically integrated 12V/SV switch capacitor DC-DC converter with structure-simplified main circuit and control circuit is presented. Its topological circuit and basic operating principle are discussed in detail. It is shown that elevated operating frequency, increased capacitance and reduced turn-on voltage of the diodes can make the converter's output characteristics improved. Reducing resistance of the equivalent resistors and other parasitic parameters can make the operation frequency higher. As a feasible efficient method to fabricate monolithically integrated converter with high frequency and high output power, several basic circuits are parallelly combined where the serial-parallel capacitance is optimized for the maximum output power. The device selection and its fabrication method are presented. A feasible integration process and its corresponding layout are designed. All active devices including switching transistors and diodes are integrated together with all passive cells including capacitors and resistor on a single chip based on BiMOS process,as has been verified to be correct and practical by simulation and chip test.     

一种恒压输出的DC-DC升压电路设计

针对DC-DC升压器存在效率低,纹波电压较大,输出电压不稳定等问题,文中开发和设计了一种具有恒定输出电压的DC-DC升压转换器的方法。通过升压电路和电压反馈技术,将波动的输入电压变成恒定的直流电压输出。该设计通过将转换器的输出电压与参考电压相比较,两者的差值会产生一个PWM信号控制升压器的通断时间,从而达到恒定电压输出。仿真结果显示,该实验电路能在频率为20 kHz的连续导通模式中工作,产生24 V的恒定输出电压,输出功率为100 W。     

电流型PWM DC-DC升压转换器的稳定性分析与实现

文章先对影响电流型DC-DC升压转换器电路的系统稳定性的因素进行分析，然后在电路设计实现上提出了具体的改进办法：在误差放大器模块增加频率补偿电路来消除放大器反馈环路可能存在的振荡现象：采用斜坡补偿电路来增强反馈电流环路的稳定；为了提高电压反馈环路的稳定性，创新提出在芯片外部增加COMP管脚。内部增加环路补偿电路；输入管脚增加旁路电容以减少噪声；输出管脚增加旁路电容以增强芯片反馈系统的稳定性;通过采取这些措施，保证了芯片电路的的稳定性能，并极大的提高了输出电压的精度，设计取得了很大成功。     

OTA-based integrable voltage/current-controlled ideal C-multiplier

A capacitance multiplier circuit, using operational transconductance amplifiers, is realised. The circuit provides widerange linear control of the capacitance value with direct voltage or current. This makes the realisation of large-valued grounded capacitors possible in IC fabrication. The linearly tunable capacitor is expected to find attractive applications in voltage/current-controlled filters, oscillators etc.     

Analysis and Design of a Novel Three-Phase AC–DC Buck-Boost Converter

This paper proposes a novel three-phase ac-dc buck-boost converter. The proposed converter uses four active switches, which are driven by only one control signal. This converter is operated in discontinuous conduction mode (DCM) by using the pulsewidth modulation (PWM) technique, and the control scheme very easily and simply achieves purely sinusoidal input current, high power factor, low total harmonic distortion of the input current and step-up/down output voltage. Also, the proposed converter provides a constant average current to the output capacitor and load in each switching period. Thus, the ripple component of sixth times line frequency will not appear in the output voltage. Therefore, a smaller output capacitor can be used in the proposed converter. Moreover, the steady-state analysis of voltage gain and boundary operating condition are presented. Also, the selections of inductor, output capacitor and input filter are depicted. Finally, a prototype circuit with simple control logic is implemented to illustrate the theoretical analysis.     

电容的分数阶等效电路建模与分析

实际的电容器件都是非理想的,其特性受到各种因素的影响,建立精确的电容模型对于电路系统分析与设计十分必要。考虑到电容的分数阶微积分特性,文中基于传统的电容整数阶等效电路模型,提出电容的分数阶等效电路模型,并采用差分进化算法辨识出模型参数,然后将该模型应用于Buck电路进行纹波电压的分析。仿真结果表明,同传统整数阶等效电路模型相比,分数阶等效电路模型拟合电容实际数据的准确度更高,验证了该电容分数阶等效电路模型的有效性。     

整流滤波电容的设计与选用方法研究

整流滤波电路是直流稳压电源设备中常用电路,其中滤波电容的设计选取,直接影响到纹波电压的大小,关系到输出直流电压的质量。本文通过在设定条件下,依据整流滤波电路原理,阐述了纹波电压产生的过程,给出了一种滤波电容设计与选取计算方法,建立了电容选取的计算模型,描绘出了纹波电压、负载电阻与滤波电容之间关系曲线,并通过实验验证其科学性,有利于滤波电容的设计与选用。     

POSCAP在同步整流降压式DC／DC转换器中的应用

介绍了POSCAP钽电容器的特点和优点,其电容量大、等效串联电阻(ESR)低及允许纹波电流大,最适用于高效率、低电压、大电流降压式DC/DC转换器中作输出电容器。详述了POSCAP钽电容器在由LM2745组成的同步整流降压式DC/DC转换器中的应用实例,介绍应用电路如果使用条件发生改变时,经过简单计算确定有关元器件参数(L,C)的方法。