直流数字稳压电源的开发

常见电源的输入电压为交流市电220 VAC,输出电压在1 V~300 V范围内可实现连续调节。为开发高功率密度高功率因数高效率的直流数字稳压电源,以APFC作为输入级以全桥变换器作为主功率变换拓扑、以C2000系列微控制器TMS320F28027作为主控芯片、以基于峰值电流模式的移相控制作为控制策略研发直流数字电源。最终制作了一台实验样机,测试并验证了可行性。     

采用LCC拓扑实现宽输出范围LED驱动电源

在对LLC与LCC两种拓扑比较的基础上,介绍了LCC拓扑的特点,采用英飞凌的高集成度控制器ICL5101实现了1个120W的LCC恒流LED驱动电源,进行了输出特性的实际测试,测试结果证明LCC拓扑可以在较窄的频率变化范围内,实现极宽的输出电压及电流调节。     

基于ZL2006的两相数字负载点电源设计

应用数字电源控制与管理芯片ZL2006,以两相Buck拓扑为例,完成了一款数字负载点电源的设计.给出了两相同步Buck拓扑参数的设计方法,并对单相和两相Buck拓扑进行对比分析和测试.结果表明采用ZL/2006控制的两相Buck拓扑在输出纹波、动态响应等方面都明显优于具有相同电参数的单相Buck拓扑.此外,该芯片具备完善的电源监控、管理和保护功能,非常适合应用在下一代微处理器中.     

两级式高功率因数LED照明驱动电源的研究

针对目前市场上LED照明驱动电源功率因数低、电流谐波大的问题,介绍了一种改进的两级式高功率因数LED照明驱动电源拓扑。该电源的前级采用Boost拓扑构成功率因数校正级,后级采用准谐振反激式拓扑构成DC/DC功率变换级,两级电路共用一个控制电路,简化了电路结构。分析了实现功率因数校正的控制原理,给出了主要的设计参数。制作一个额定功率为12W的实验样机,进行功率因数校正、恒流稳压输出等实验,实验结果证明了该设计方案及控制方法的可行性与有效性。     

一种可配置输出电流的LED电源设计

设计1种可配置输出电流的LED电源,包括前级AC/DC开关电源、后级恒流驱动电路和调光控制电路。前级AC/DC电源给后级驱动电路提供恒定电压,调光控制电路具有数字DALI接口(可寻址数字照明接口)、控制按键和LED指示灯,通过按键或数字DALI接口可以配置输出电流值,通过数字DALI接口可读回电源工作参数,包括输出电流、内部温度值、负载状态等,驱动电压在较大范围内自动适应。本文的技术可应用于室内外LED照明调光控制。     

基于LC全桥串联谐振的脉冲功率电源设计

设计了一种基于LC全桥串联谐振的高压脉冲功率电源,并在高压电容器上获得了纳秒级百千伏的高压脉冲输出。电源采用两级升压结构得到纳秒级高压脉冲,详细分析了脉冲电源前级串联谐振变换器电流断续模式(DCM)下工作过程,得出变换器谐振参数设计方法,并对系统后级高压脉冲形成回路进行了设计。在理论分析基础上研制了一台脉冲功率电源,对电源进行Pspice软件仿真和实验测试,结果表明,在电容负载上,此电源可获得峰值135 kV,前沿42 ns的脉冲电压。     

基于LLC谐振的LED驱动电源设计

针对大功率LED路灯照明应用,使用谐振拓扑结构解决驱动电源的效率问题。驱动电路前级采用临界电流模式(BCM)下的升压(Boost)拓扑实现AC/DC变换和PFC功能,后级采用LLC半桥拓扑构建DC/DC恒流源。两级结构能充分利用Boost和LLC的高效率特性,从而使整体效率较高。介绍了电路工作原理和基本结构,详细讨论了主要磁芯元件的设计方法。在此基础上制作了样机,实验结果表明,采用谐振拓扑的两级结构降低了开关损耗,可以高效率的驱动LED路灯。     

基于LLC单级无桥PFC的无频闪LED驱动电源

传统LED驱动电源通常为基于电解电容的两级拓扑结构,其效率较低,寿命周期短;去除电解电容可提高电源寿命,但会带来LED频闪。为此,本文提出一种基于LLC谐振的单级无桥PFC无电解电容无频闪的电源,采用新型无桥PFC拓扑,将其与不对称半桥型LLC谐振变换器集成单级拓扑,从而提高电源效率;为解决无电解电容所带来的LED频闪问题,在单级电源的输出端并联一双向变换器,采用电压电流双闭环控制消除造成LED频闪的两倍频谐波分量。最后,搭建一台144W的实验样机,实验结果验证所提出的单级无桥拓扑及无电解电容方案的有效性和可行性,其最高效率可达93.41%。     

单电感电流连续型推挽类拓扑的推衍和特性研究

鉴于电流连续型拓扑的优越性,结合推挽类拓扑在卫星电源系统中应用广泛的现状,提出单电感电流连续型推挽类拓扑的概念。通过对传统推挽单元进行推导得到4种新的非隔离型推挽单元。以此为基础,分别推衍得到4类推挽单元的单电感电流连续型拓扑族,其中有3种拓扑为首次提出的新型拓扑。根据拓扑结构以及控制方式的不同,可将这些拓扑分成Smart和Weinberg两类,其中Smart类拓扑低纹波侧电流存在凹陷,已提出的Weinberg类拓扑低纹波侧电流存在尖峰,而该文提出的3种新型拓扑不存在此问题。由母线侧电流低纹波的条件,还可将所有拓扑分成适用作蓄电池放电调节器和适用作蓄电池充电调节器两类,通过列表对拓扑的各项特性进行比较,从而得到各种拓扑的优缺点及其适用场合,为电源控制器系统中DC-DC变换器的选择提供理论支持。最后选择一种新型拓扑,搭建实验平台验证理论分析结果。     

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。     

基于电流型并联谐振多通道LED驱动电源设计

伴随着大功率发光二极管(LED)户外路灯照明的大量应用,迫切需要研究具有成本低廉、可靠性高、多通道输出实现容易等特点的LED驱动电源.根据路灯照明LED驱动的特点,对临界导通电流模式(BCM) Boost+电流型并联谐振半桥的两级拓扑结构驱动电源的输出级进行了改进,增加了整流、滤波、开路过压保护和负载自动检测等功能,设计了一款基于传统的电流型并联谐振拓扑结构的三通道准恒流输出型60W LED路灯驱动电源.实验结果表明该驱动电源适合LED路灯照明驱动.     

一种单绕组Triac调光LED驱动电路设计

本文首先介绍了Triac调光器的工作原理;然后基于Buck-Boost拓扑分析了AL1696芯片的PF校正算法和恒流输出算法;接着设计了一个单绕组供电、可用于Triac调光的LED驱动电源,并计算了该电源的采样电阻和电感参数;最后实验测试了该电源的输出电压、输出电流、PF、THD、效率和调光曲线,并通过分析实验结果验证了该电源PF高于0.93,效率大于85%且具有良好的调光兼容性。     

PFC/PWM复合控制芯片ML4824及其应用

由于传统两级有源功率因数校正(PFC)有两套控制电路和至少两个开关管,增加了电路的复杂度和成本.采用PFC/PWM复合控制芯片.可改善两级电路的缺陷.在研究复合控制芯片MIA824的基础上,设计完成了一个带PFC的开关电源,其前级采用平均电流控制的Boost型PFC电路,以提高电源的功率因数;后级采用新型不对称半桥(Asymmetrical Half Bridge,简称AHB)拓扑的PWM电路,以提高电源效率.证实了该方法的可行性和实用性.     

变极性微弧氧化电流脉冲电源拓扑研究

提出了一种基于双管反激拓扑的微弧氧化电流脉冲单元,它具有脉冲能量可控的优点.分析了将两单元直接反并联构成变极性电流脉冲电源时,在两单元次级电感中产生环流的原因,以及环流对负载和开关管造成的危害.利用晶闸管作为阻断环流的开关,构成一种变极性电流脉冲电源拓扑,详细分析了其工作过程,并进行了实验验证.     

基于临界电流模式的单级DC/AC变换器及其控制

本文提出了一种单级DC/AC开关变换器电路拓扑,给出了相应的控制方案,可作为小功率HID灯的工作电源.它结合了BUCK DC/DC变换器和半桥DC/AC逆变器的特点,BUCK DC/DC变换器工作在高频开关状态用于调节输出功率,半桥逆变器工作在低频状态输出低频方波信号,可有效克服HID灯声共振现象.详细分析了它的工作原理,由于电感工作在临界电流模式,开关管实现零电流接通,提高了效率.与两级电路(DC/DC DC/AC)相比,结构简单、所用器件少、可靠性高.电路仿真和实验结果验证了该方案是可行的.     

串补装置不平衡电流测试平台设计

不平衡电流是超高压输电线路串补装置的重要运行参数,一般通过测量电容值来获得不平衡电流测试结果,但易受干扰影响。提出一种测试串补装置不平衡电流的方法,设计了测试电源和测量回路。该平台设计了一种定制电源提供所需的测试电压,交流电压信号由数字部分D/A输出的小信号通过滤波控制,输出最大幅值60V;功率部分由开关电源供电,减小了设备重量,同时能带容性负载,输出电流大于2A;测量回路由采集单元、信号调理单元、A/D单元和信号隔离单元组成,实现了2μA级电流测量的准确性。     

基于五级电荷泵能量收集的电流互感器取能电源

针对现有电流互感器取能电源存在供电死区的现象,提出了一种可适应较小电流电力母线的电流互感器取能电源供电方案。在分析电源取能原理的基础上,建立了电流互感器取能电源的电路模型,并推导了电源取得最大功率的条件。选择高饱和磁感应强度的硅钢材料作为铁芯,设计了五级电荷泵电路、能量收集电路以及电源管理电路。基于所提出的方案研制了样机,以无线测温模块作为负载,对样机整体进行了测试。实验结果表明,当电流在1~1 000A范围内时,电源工作于非饱和低热耗状态。     

可调光的初级反馈LED驱动器的研究

根据发光二极管(LED)照明电源体积小、成本低、可调光的要求,将初级反馈技术及模拟调光技术应用到LED电源驱动中。分析了单级功率因数校正(PFC)拓扑下初级恒流控制原理,同时推导了在准谐振工作模式下单级PFC拓扑的电流、功率因数和总谐波畸变率(THD)的计算公式,详细给出了在该工作条件下的变压器设计方法。最后制作了最大输出39 V,1 100 mA的LED驱动器。结果表明,该驱动器在市电输入220 V时,整机效率为91%、功率因数为0.99,并在10%~90%的输出范围内,电流精确可调。     

一种低输入纹波电流的直流变换器

随着TDD移动通信技术的广泛应用,TDD移动通信设备对通信电源的要求也越来越高。由于TDD设备的负载在持续不断的跳变,TDD通信电源的输入纹波电流会变得很大,这将会加大通信电源输入电解电容的容量,增加整个电源的体积,并使得输入电解电容的温升加大,降低电解电容的寿命,从而降低整个电源的可靠性。提出一种双级拓扑结构,该拓扑前级采用升压电路将输入电压抬升到一个较高的母线电压,后级采用全桥变换器,将母线电压转化为所需的输出电压。前级采用电压外环电流内环的双环控制方法,控制电源的输入电流,使输入电流跟踪输入电压,从而减小了输入电流的纹波。后级采用开环的控制方法,固定全桥变换器的占空比,将较高的母线电压经过隔离变压器转换之后降为所需的输出电压。该拓扑结构具有输入纹波电流小,电源功率密度大、可靠性高的特点。     

5V/90A全砖体积DC/DC模块电源研制

为提高低压大电流DC/DC模块电源同步整流电路的利用率,解决宽范围输入电压等问题.提出了新的Boost+Full-bridge犁两级拓扑结构:第1级足由单相或者多相Boost构成的调压电路.将输入的宽范围电压升至某个值;第2级是50%占空比的全桥电路,将中间总线电压变换至电源输出电压,输出电压信号经隔离反馈网络得到调节第1级电路占空比的控制信号,从而使系统实现闭环控制.为了验证该拓扑结构的性能,将其作为24V额定输入、5V/90A输出模块电源的主电路拓扑,制作了全砖体积(117mm×56mm×12mm)实验样机.结果证明该拓扑具有低损耗、低EMI等特性,非常适用于低压大电流输出场合.