输出电压纹波控制两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器

研究了两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的工作原理,为了简化两开关PCCM Buck-BoostPFC变换器的控制器设计,在分析单相PFC变换器输出电压纹波的基础上,提出了输出电压纹波反馈控制算法。该算法采样PFC变换器的输出电压,通过计算得到输出电压纹波值来实时调整电流控制环的补偿系数,无需增加额外的硬件电路,利用数字信号处理器的编程方式即可实现。仿真与实验结果表明,当负载功率发生大范围变化时所设计的系统具有快速动态响应能力。     

具有宽负载范围的新型Boost功率因数校正器

针对不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)Boost PFC变换器存在负载范围受限的问题,提出了一种工作在伪连续导电模式(PCCM)的新型Boost功率因数校正变换器。分析了PCCM Boost变换器的工作过程,建立了PCCM Boost PFC变换器的大信号模型,在此基础上设计了数字谷值电流控制策略和电压环PI调节器。该变换器可在较宽的负载范围内实现高功率因数。通过一台输出功率范围为70～400W的实验样机,对PCCM Boost PFC变换器和CCM Boost PFC变换器的性能进行了对比和验证。     

SIDO Buck-Boost变换器的工作模式及稳态增益分析

单电感双输出(SIDO)Buck-Boost变换器由于引入后级功率开关管,其工作模式和稳态增益较传统单输出Buck-Boost变换器复杂的多.为给SIDO Buck-Boost变换器的分析设计提供理论指导,分析了SIDO Buck-Boost变换器的工作模式,将其工作模式分为连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM),并求得了CCM与DCM的临界电感.发现CCM SIDO Buck-Boost变换器的输出可分为四种不同的状态,并推导出了两条支路的稳态增益解析式,根据该解析式获得了变换器工作于各种输出状态需满足的条件,同时得到了变换器各支路稳态增益取得极大值的实现条件.实验结果验证了理论分析的正确性.     

具有宽负载范围和低电压应力的三态反激PFC变换器

提出一种具有宽负载范围和低电压应力的三态反激功率因数校正(PFC)变换器拓扑。通过续流功率开关管和二极管,使该变换器工作于伪连续导电模式(PCCM),拓宽了传统不连续导电模式(DCM)反激PFC变换器的带载能力,并有效地降低了传统DCM反激PFC变换器中功率开关管所承受的电压应力。通过对电路工作模态及其稳态特性的分析可知,该变换器不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、负载范围宽等优点。最后,通过实验结果验证了该变换器的优越性。     

CCM开关变换器离散滞环电容电流脉冲序列控制方法

针对传统脉冲序列PT(pulse train)控制连续导电模式CCM(continuous conduction mode)开关变换器存在的低频振荡问题,提出了一种离散滞环电容电流脉冲序列DHCC-PT(discrete hysteretic capacitor current-pulse train)控制方法.DHC...     

三态Boost PFC变换器的高功率因数和轻载效率提升方法研究EI北大核心CSCD

工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制自由度的特点,从变换器的输入电流表达式出发,提出一种三态Boost PFC变换器的变占空比正弦参考电流控制方法,采用变占空比控制变换器的主开关管,正弦参考电流控制续流开关管,并对变换器参数和控制环路进行设计。相比于传统解耦控制的,变占空比正弦参考电流控制的三态Boost PFC变换器具有更高的功率因数,同时也具有快速动态响应与宽负载范围的优点。在此基础上,针对三态Boost PFC变换器轻载效率低的问题,提出混合模式控制方法提升其轻载效率。最后,通过一台400W的实验样机验证理论分析。     

一种改进的电压跟随PFC Cuk AC／DC变换器

提出了一种改进的电压跟随PFC Cuk AC/DC变换器,其输入电感工作在不连续导电模式（DCM）,从而实现功率因数校正（PFC）功能。在本电路中,采用由两个储能电容组成的开关电容网,从而使电容的电压应力减小,并且提高了变换器的功率因数校正能力,其输出电感工作在连续导电模式（CCM）,从而降低了器件的应力,同时减小了开关损耗和输出电流波纹。论述了输入电感工作在DCM模式的Cuk变换器的功率因数校正能力及所提出的电路的工作原理;推导出了其输入与输出电感工作的临界条件,MATLAB仿真与实验结果证实了理论分析的正确性。     

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。     

固定导通时间分段双频率控制CCM Boost PFC变换器

为提高电感电流连续导电模式(CCM) Boost PFC变换器的动态响应性能,提出固定导通时间分段双频率(Piecewise Constant On time Bi frequency, 分段COT BF)控制技术。分段COT BF控制器电流内环与电压外环解耦,获得宽带宽的电压外环以提高PFC变换器的瞬态响应速度;采用变频控制,降低输入电压峰值点附近的开关频率,减少开关损耗从而提高效率。研究结果表明,与平均电流控制CCM Boost PFC变换器相比,分段COT BF控制CCM Boost PFC变换器具有更快的响应速度、更高的效率,同时保持高功率因数(PF)和低总谐波畸变(THD)。     

一种单级无桥隔离型PFC变换器

传统AC/DC功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,其导通损耗影响变换器效率的提升。针对这一问题,提出了一种单级无桥隔离型PFC变换器,其在正负输入电压下,均能得到正的直流输出,从而可以省去在PFC应用中的前端二极管整流桥。该变换器采用双向开关管和变压器次级绕组带中心抽头的全波整流结构,实现正负电压输入和电气隔离。详细分析了所提出的变换器工作在电感电流断续导电模式(discontinue conduction mode,DCM)下的工作模态及其特性。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

具有快速动态响应的三态功率因数校正变换器

提出一种三态Boost功率因数校正电路及其相应的系统控制策略,采用DSP实现系统的全数字控制.通过在Boost变换器电感两端并联开关管,使Boost变换器工作在伪连续导电模式从而获得2个控制自由度并实现控制环路的解耦.详细分析三态Boost 功率因数校正变换器的工作原理和控制方法,不但解决了不连续导电模式Boost功率...     

A Class of Quasi-Cuk DC/DC Converters: Steady-State Analysis and Design

In this paper, new topologies for quasi-Cuk converter are proposed. The proposed converters with different voltage and current transfer ratio and reduced voltage stress on capacitor can be employed in distributed generation (DG) systems. In this paper, steady-state analysis of two proposed quasi-Cuk converters in continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM) is presented. Then, besides values designing of used elements, maximum and minimum values of their current and voltage are calculated. Moreover, critical inductances between CCM and DCM for the proposed converters are calculated. Unique features of the proposed converters are different transfer ratio without employing additional elements compared to the conventional Cuk converter. Comparison of the proposed converters with conventional converter in terms of voltage transfer ratio, voltage stress on capacitor, and voltage stress on switch demonstrates advantages of the proposed converters. Finally, experimental results to verify the accuracy of the proposed converters in different operating modes are presented.     

具有降压单元的磁集成组合Buck变换器的研究

通过对Buck变换器和Buck-Boost变换器中的储能元器件进行分析,从中构造出2种开关电感降压单元,分析了降压单元的工作原理,探讨了降压开关电感结构与升压开关电容结构之间的对偶关系.从二次型Buck变换器中提取前级降压单元,将其与2种降压开关电感单元进行组合,从而提出了一种具有降压单元的新型组合Buck变换器.通过...     

Input parallel–output parallel connected modular nonisolated DC-DC converters with current self-sharing capability operating in discontinuous conduction mode

This paper covers the self-sharing analysis of dc-dc nonisolated converters with input parallel–output parallel (IPOP) configuration and operating in discontinuous conduction mode (DCM). The main contribution of the proposed system is its capability of providing self-sharing of the currents on both sides of each individual converter, without average current sharing control, even in the face of parametric variations. This self-balance only occurs for DCM. When the addressed converters operate in continuous conduction mode (CCM), the self-sharing does not occur naturally under parametric differences among them, requiring the use of additional control loops. The use of self-sharing converters in nonisolated converters simplifies the control system, it makes the modular solution being attractive for many applications, and it increases the power range that the DCM converters may be applied. This paper brings the theoretical study of self-sharing of the current mechanism to six basic nonisolated converters operating in DCM. The self-sharing is verified by experimental results, which are obtained from three modules of dc-dc SEPIC converters. Both converters were designed to operate with 200-V input voltage, 125-V output voltage, 1500-W rated power (500 W each module), and switching frequency at 30 kHz.     

储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响

相比于断续导电模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器,输入电感L1和储能电感L_2均工作于DCM的二次型Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,但其功率因数(PF)较低。首先分析了电感L1工作于DCM的二次型Boost PFC变换器PF值表达式,指出可通过适当增大变换器中间电容电压VC1以提高PF值。其次,研究了电感L_2取值对中间电容电压及其电压纹波的影响。研究结果表明,当L_2工作于DCM时,可以通过设置较大的电感L_2/L1比值,以实现变换器更高的功率因数和更低的输出电压纹波。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

Dynamic model development and control for multiple‐output flyback converters in DCM and CCM

Multiple‐output flyback converters are widely used in switching power supplies due to their low component count and cost‐effective structure. The main problem of this structure is how to balance output voltages in different load conditions. This paper proposes a new approach for single‐input multiple‐output flyback converters operating in DCM and CCM by a small‐signal averaged model. The averaged model is derived by presenting the piecewise‐linear waveform for the inductor currents inside the converter. In DCM, the magnetizing current and currents through the output windings reach zero when the switch is turned off. In CCM, the magnetizing current of the converter is continuous over a switching interval and this possibility exists that only some of the output diodes completely conduct when the switch is off. The proposed model of the converter can be used in a wide range of operations within identical and non‐identical loading conditions. Using a laboratory prototype, several case studies and input‐to‐output transfer functions are considered to verify the proposed model. The controller design is performed for the both CCM and DCM, and then dynamic characteristics of the overall system are evaluated.     

使用平面非线性电感提高高频DC-DC变换器轻载效率

应用在便携式电子设备中的高频DC-DC变换器的轻载效率对于延长电池寿命是十分重要的。本文提出了使用电感值能在大范围内逐渐变化的非线性电感并采用自适应导通时间控制技术来提高DC-DC变换器的轻载效率。本文首先对恒定导通时间控制的传统变换器和基于非线性电感的自适应导通时间控制的变换器的损耗进行分析比较;其次,采用非常适于无源集成的低温共烧陶瓷(LTCC)技术制作的多磁导率磁心来设计并制作一个LTCC非线性电感样品;最后,将其应用于自适应导通时间控制的变换器评估其性能,其电感值在满载时为180nH,在空载时为1.02?H。     

伪连续导电模式Buck变换器的动态参考电流控制策略

为了提高工作于伪连续导电模式(PCCM)的Buck变换器的效率和瞬态响应速度,提出了一种新型动态参考电流(DRC)控制策略。DRC控制方式通过采样Buck变换器的电感电流信号和负载电流信号,并将两者进行加权平均,获得电感续流的动态参考电流信号。与传统恒定参考电流控制的PCCM Buck变换器相比,DRC控制的PCCM Buck变换器通过反馈负载电流提高了电路的轻载工作效率以及轻载时的输出电压纹波。通过引入电感电流信息和负载电流信息提高了电路的动态性能。仿真与实验结果均验证理论分析的正确性。     

基于MC33063的降压式开关电源的设计

通过对Buck型变换器工作于连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）时的情况进行分析,得出输出纹波电压和电感峰值电流的表示式．推导出了Buck变换器在输入电压、负载电阻的整个动态范围内均工作在CCM时的输出纹波电压最大值和电感峰值电流最大值,得出当输入电压为最大值并且负载电阻为最小值时,变换器的输出纹波电压和电感峰值电流均取得最大值;运用MC35065芯片设计降压开关电源,使电源电路输出电压为0～18V可调,最大电流达到1A,纹波小于3％．稳压系数小于5×10^-3。对样机进行了实验测试,测试结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。