一种提高Buck低压大电流电源效率的新方法

低电压大电流开关电源大多采用基于同步整流的Buck拓扑,而随着输出电流的不断提高,同步整流管中体二极管的导通损耗和反向恢复损耗越来越成为提高效率的瓶颈。为了减小这些损耗,本文介绍的这种输入电压为12V,输出电压为1.5V,输出电流为20A的开关电源采用了TI公司的TPS40071型PWM控制器,它使用了新的驱动逻辑控制方法,模块满载时的效率提高了一个百分点。     

ZVS全桥变换器尖峰抑制器的改进设计

针对输出整流管反向恢复带来的电压尖峰及电磁干扰等问题,设计了一种改进型尖峰抑制器。该尖峰抑制器能够有效抑制寄生振荡,消除尖峰电压,且损耗小。最后设计制作了一台3kW(15V/200A)ZVS全桥变换器,给出了添加尖峰抑制器前后整流管反向电压的对比波形,验证了所提出改进方法的有效性。     

一种新型用于同步整流的时变缓冲网络

本文以单阶隔离非调整型DC-DC总线变流器为例详细分析了同步整流电路在热插拔过程中同步整流管的电压应力情况,并针对在此过程中所产生的高电压尖峰给出了理论和实验分析。同时,为了克服此种同步整流管在热插拔高电压尖峰的问题,本文提出了一种高效率的具有时变电容的缓冲网络,并给出了设计思路和方法。基于这种具有时变电容器的缓冲网络,本文对此时变概念进行了推广,提出了其他若干种时变缓冲网络单元,以适应于更广泛的应用场合。最后,在一个1/4砖48V-12V/300W总线变流器上对设计原理进行了验证,试验结果有效地验证了本文所提出的设想     

开关电源共模传导干扰模型的研究

该文分析了一台单相小功率回扫式开关电源的传导干扰源和共模干扰传播通道，在细致分析回扫变压器绕组和屏蔽层作用的基础上，建立了开关电源的共模传导干扰电路模型。具体说明了各干扰源的作用。根据模型，提出了串联共模变压器和并联补偿绕组的方法，以改善电源输出端共模干扰的抑制效果，并进行了验证。文中对输出采用同步整流管对共模传导干扰模型的影响也进行了分析。     

应用原边箝位的不对称半桥电路

通过在变压器的原边增加箝位二极管来抑制副边整流管上的尖峰。本文详细分析了增加二极管后的电路波形，并给出了600W通信电源模块的实验波形，论述了此二极管对副边整流管上的尖峰以及输出噪声指标的影响。     

Buck与推挽级联式DC/DC变换器的研究

介绍了Buck与推挽级联构成的级联式电流反馈推挽DC/DC变换器。由于推挽级开关管和输出整流管电压应力小,且与输入电压无关,因而极适合宽输入电压范围,并有利于变换器的优化设计。分析了该变换器的工作原理,给出了变换器的主电路、控制电路及变压器的设计,最后给出了输入36～72V,输出5V/50W的样机实验结果。     

一种有源箝位同步整流驱动电路的研究

介绍了一种适用于有源箝位同步整流的驱动电路,它适用于输出电压和功率密度较高的场合.该驱动电路通过对同步整流管栅-源电压进行正反向箝位限压,大大减小了同步整流管栅-源极间的应力,并进一步降低了同步整流管的驱动损耗.详细分析了该电路的工作原理,并在原理样机上进行了实验验证,实验效果比较理想.     

同步整流技术在低压大电流电源模块中的应用

提出了基于单周期控制的同步整流Buck变换器的实现方法,推导得到单周期控制Buck变换器的控制模型并给出了仿真验证.详细给出了主电路设计方法,包括主开关管和同步整流管的选择、输出滤波器的设计方法等.最后制作了一台输出为1.8 V、20 A的低压大电流电源模块样机,实验结果证明了设计方法的有效性和准确性.     

复合网络抑制变压器副边整流桥振荡电压尖峰的研究

鉴于电动车充电电源移相全桥主电路拓扑的特点,在考虑变压器漏感、原边外加谐振电感和二极管寄生参数的基础上,建立了变压器二次侧整流桥换流时的等效模型,依据该模型分析了变换器输出整流桥寄生振荡产生尖峰电压的机理,讨论了各参数对寄生振荡的影响规律。然后针对二次侧寄生振荡产生的原因,采取了副边加缓冲电路以及原边加箝位电路的复合网络设计方法来抑制电压尖峰,并对比了常用策略,分析了该复合网络的优越性。Matlab仿真和硬件电路实验结果表明,在所设计的18kW移相全桥ZVS变换器中采用的复合型优化缓冲电路,可有效抑制输出整流桥上的振荡尖峰电压,符合大功率充电电源高可靠性的要求。     

大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究

针对大功率高压输出场合普遍存在的次级电路中二极管反向恢复问题,引入了一种双CDD(一个电容两个二极管)无源无损缓冲电路。该电路不仅能有效抑制二极管反向恢复产生的电压尖峰,保证电路的可靠运行,还能避免常规电阻-电容-二极管(RCD)缓冲吸收网络损耗大的缺点。详细分析了该次级加箝位电路的组合双管正激变换器工作原理,给出了缓冲电容的选取方法,并在180V/20A的实验样机上进行实验,验证了理论分析的正确性。     

基于TL494的同步Buck变换器对比研究

分析了传统非同步Buck变换器与同步Buck变换器的工作模态与导通情况,对两种变换器不同状态产生的损耗进行理论分析。在搭建仿真样机验证的指导下试制了两台基于TL494驱动的Buck变换器。在额定输入12 V电压的同时改变变换器的开关频率与输出电压及负载,比较不同工况下两种变换器的效率。结果表明,两种变换器最佳工作频率约在100 kHz,同步Buck在轻载模式下、非同步Buck重载模式下有着更好的表现。     

磁放大器后级调整同步整流技术研究

在双管正激拓扑中,传统的自驱动同步整流技术在主变压器磁复位完成后存在一段死区时间,无法再维持同步续流管导通。在死区时间内,输出滤波电感的电流将从同步续流管的体二极管流通,使得同步整流的性能受到一定限制。然而,对于带磁放大器后级调整器的同步整流场合,死区问题更加严重。现针对双管正激磁放大器后级调整同步整流技术,提出一种新的栅极电荷维持驱动方案。它解决了死区问题,并提高了同步整流性能。研制了一台工作频率为150kHz,输入385V,输出5V/30A和3.3V/30A,采用栅极电荷维持磁放大器后级调整同步整流技术的原理样机。实验结果表明,满载时的整机效率不低于88%。     

同步整流Flyback电路的一种软开关实现方法

提出了适用于同步整流Flyback电路的一种软开关实现方法,即通过减小变压器激磁电感感量,使流过激磁电感的电流反向,从而达到开关管的ZVS软开关条件。分析了该电路的工作原理,给出了满足软开关条件的参数设计方法。最后设计了一个48V输入、5V/5A输出的电路模型来验证此方案的有效性。     

采用无电流传感器实现两相BUCK变换器的均流方法

阐述了一种新颖的并联变换器均流技术。与传统策略相比,该技术不对检测电流进行判定和处理,而是采用数字控制技术对并联各相之间的有效占空比失配和阻抗失配进行分析和补偿,从而实现精确的均流。这种新型均流技术从电路自身结构和特性出发,避免了因电流传感器精度不足等其它外界各种非理想因素对均流性能的影响。最后采用DSP数字实验平台对结果进行了验证。实验证明在各种失配情况下,均流性能优秀。     

采用无电流传感器实现两相BUCK变换器的均流方法

文中阐述了一种新颖的并联变换器均流技术.与传统策略相比,该技术不对检测电流进行判定和处理,而是采用数字控制技术对并联各相之间的有效占空比失配和阻抗失配进行分析和补偿,从而实现精确的均流.这种新型均流技术从电路自身结构和特性出发,避免了因电流传感器精度不足等其它外界各种非理想因素对均流性能的影响.最后采用DSP数字实验平...     

一种双相结构的同步Buck DC/DC变换器

指出了同步降压型直流-直流变换器从拓扑结构上实现软开关技术优点与在大功率场合下电流纹波大的特点,结合电感磁耦合技术将其扩展为双相结构的同步Buck型DC/DC变换器,分析了电感输出电流纹波减小的原理,并对不同负载下电路的工作特点进行了分析,采用可变频率的脉冲宽度调制控制方式以达到不同输出功率时的效率,试制了一台2kW的同步Buck DC/DC变换器样机,并给出了实验结果。变换器采用DSP芯片TMS320F2808作为控制管理芯片,通过积分分离数字PID算法改变控制量,具有较优异的动态性能,在蓄电池维护领域得到较好的应用。     

采用磁集成技术的高效率、低压输出正反激变换器

要进一步提高低压 /大电流电源的功率密度 ,必须减小二次侧整流管损耗、磁件损耗以及磁件体积 ,提出了采用磁集成技术和同步整流技术的正反激电路。文中给出集成磁件的等效电路 ,对该变换器的工作原理进行了分析 ,并着重讨论集成磁件的工作状态并给出设计公式。完成 4 0～ 6 0V输入、 5V/ 30A输出、 30 0K开关频率的原理样机 ,满载时 ,变换器的效率不低于88%。     

一种适用于模块并联的同步整流驱动电路

该文提出一种适用于模块并联工作的高效率的同步整流驱动电路。采用这种驱动电路，同步整流的波形和驱动损耗可以做到和自驱动一样的效果，同时又解决了多个模块并联时会产生短路的问题。此外，采用这种驱动电路还可以调节驱动电压幅度的高低。文中从时域和频域两个角度对此电路进行了详细的原理分析。采用所推荐驱动电路的36～75V输入，1．8V／60A输出，四分之一砖标准的模块电源效率高达90％以上。最后，仿真结果验证了该电路调节同步整流驱动电压幅度的功能。     

直流微网系统用交错并联双向直流变换器控制方法

直流微电网系统的能量需要双向传输,为了解决双向交错并联变换器相间不均流的问题,本文研究了一种应用于直流微电网系统的交错并联双向Buck/Boost直流变换器的含有同步整流调制的带占空比分配的控制方法。本文描述了变换器的运行原理,然后对变换器的调制方式与控制方法进行了详细分析。该方法在传统的PI控制方法上引入了占空比再分配方法,根据每相电感电流的大小调节每相占空比,既能实现稳定的输出电压电流,也能自动实现两相均流,同时该方法可拓展到多相变换器,并且同步整流控制也使得变换效率更高。最后,搭建了低压侧为40~120 V,高压侧为200 V,输出功率为5 kW的仿真模型。仿真模型验证了理论分析的正确性。     

一种改进型抑制SiC MOSFET桥臂串扰的门极驱动设计

由于传统驱动中SiC MOSFET在高开关频率的情况下其寄生参数造成的桥臂串扰更加严重,而现有的抑制串扰驱动电路大多是以增加开关损耗,增长开关延时和增加控制复杂度为代价抑制串扰。因此,根据降低串扰产生过程中驱动回路阻抗的思想,提出一种在栅源极间增加PNP三极管串联二极管和电容的新型有源密勒钳位门极驱动设计,并分析其工作原理,对改进驱动电路并联电容参数进行计算设计。最后,搭建了直流母线电压为300V的同步Buck变换器双脉冲测试实验平台,分别与传统串扰抑制电路,典型串扰抑制电路的正负向串扰电压尖峰抑制效果和开通关断速度做对比分析。实验结果表明,提出的串扰抑制驱动电路正负向电压尖峰分别比传统和典型串扰抑制电路降低了80%和40%,同时减少了32%的器件开关延时。