一种数字COT控制Buck变换器设计

设计了一种基于数字COT控制的DC-DC变换器。通过分时复用的方法,采用单个ADC实现输入/输出电压和误差电压的量化,并通过内部数字信号计算得到电感电流信息。为克服ADC量程和精度之间的矛盾,使用PGA和DAC实现对6 bit ADC量程的扩展。Buck变换器在输入电压3.3 V、输出电压1.8 V、开关频率1 MHz下进行了仿真验证,输入电压阶跃响应时间从276μs/324μs下降到几乎无影响,负载阶跃响应时间达到39μs/39μs,电源调整率为0.14%,负载调整率为0.14%,输出精度达到了4 mV。     

一种快速响应数字COT控制Buck变换器

提出了一种数字恒定导通时间(COT)控制的DC-DC Buck变换器。通过跨导放大器、流控振荡器(CCO)和数字滤波器对电感电流进行采样,形成电流内环。在基于ADC、PI补偿器的电压外环输出信号上叠加由误差电流、CCO产生的斜坡补偿信号,最终形成双环控制的Buck变换器电路。提出的数字谷值电流模COT控制方法采用数字电流内环和额外的斜坡补偿方式,加快了电路的瞬态响应,同时保持了数字电源高输出精度的特性。该Buck变换器在输入电压5 V、输出电压3.3 V、开关频率1 MHz下进行了仿真验证。仿真结果表明,负载上阶跃和下阶跃响应时间分别为11 μs和17 μs。     

自适应开启时间Buck变换器定时器电路设计

设计了一种用于自适应开启时间(adaptive on-time,AOT)Buck型DC-DC变换器的定时器电路,采用了输入电压前馈补偿和输出反馈技术,使开关频率不随输入、输出电压变化,实现了固定频率的伪脉冲宽度调制。基于0.18μm BCD工艺进行电路设计,并使用Hspice仿真验证。仿真结果表明当输入电压从5~18 V,相同输出电压下开关频率变化不超过10 k Hz,不同的输出电压下系统开关频率变化不超过20 k Hz。同时,由于定时器中采用输入电压前馈技术,提高了输入线性瞬态响应速度。     

一种高性能电压前馈Buck变换器

设计了一种前馈电路,电路产生的前馈信号受温度的影响很小,与电源成比例关系.结合前馈控制和反馈控制各自的特点,实现了一种性能优异的Buck变换器.采用0.6 μm 30 V BCD 工艺模型进行仿真验证.结果表明,基于此前馈电路的Buck变换器,其线性调整率可达到0.375%/V.     

一种基于锁相环的COT开关频率锁定技术

提出了一种可以在宽频范围内控制恒定导通时间(COT)电流模环路开关频率的锁相环(PLL)电路.电路采用经典电荷泵锁相结构,针对传统COT锁频方案中瞬态频率锁定速度和频率锁定精度性能无法兼顾的问题,通过一个由三极管构成的电流乘法计算单元引入PLL控制和输入电压前馈信息改变计时电容的充电电流,控制开关频率,保证了电路的锁频速度和精度.此外,锁相环的环路参数在宽电压变化范围内不发生变化,简化了频率补偿网络的设计.采用0.25 μm 60 V双极型-CMOS-DMOS (BCD)工艺对电路进行了仿真和流片,芯片面积为2.83 mm2.结果表明,该电路在200 kHz～1.8 MHz的开关频率内均可以实现良好的频率锁定功能,开关频率的波动幅度小于0.2 kHz,验证了设计的正确性.     

用于Buck变换器的开关电流型误差放大器

提出了一种用于Buck变换器的开关电流型误差放大器(SC-EA).在Buck结构中,无需片外补偿即可使系统保持稳定,节省了芯片面积,功率密度更高.误差放大器的带宽随开关频率改变而自适应变化,在高频时仍具有较好稳定性和瞬态响应速度.使用开关电流型误差放大器的谷值电流模COT结构实现了片上频率补偿,省掉了片外元件,可实现多...     

基于多频脉冲序列控制Buck变换器的研究

针对开关变换器双频率控制技术存在的输出电压纹波大、输出功率范围窄等缺点,研究电压型多频率脉冲序列控制方法,该方法通过四组预设控制脉冲,实现开关变换器输出电压的调节。对多脉冲序列控制Buck变换器在电感电流连续导电模式（Continuous Conduction Mode,CCM）和电感电流断续导电模式（Discontinuous Conduction Mode,DCM）下的工作特性进行分析,重点研究了在DCM 模式下Buck变换器多频率控制。最后,分析了DCM Buck变换器工作在稳态时脉冲序列的组合方式,并通过实验验证了理论分析的正确性。     

一种采用SCOVP技术的高频率稳定度Buck变换器

提出了一种采用单周期输出电压预测(SCOVP)技术的自适应导通时间(AOT)控制Buck变换器。该变换器可以在输入输出电压及负载变化时实现频率恒定,并可设置外部电阻使Buck变换器准确工作在高开关频率下。首先分析了传统AOT控制Buck变换器的开关频率产生漂移的原因,并提出了一种采用SCOVP技术的单脉冲计时器(OST)电路。其次通过单周期占空比预测输出电压信息,并根据预测的输出电压和负载电流补偿T_ON时间,实现了Buck的频率稳定。该变换器采用0.18μm BCD工艺进行电路设计。仿真结果表明,在2 MHz开关频率下,负载电流从1 A到5 A变化时,Buck变换器的最大频率变化Δf_SW仅13 kHz,负载平均频率变化Δf_SW/ΔILoad为3.24 kHz/A。同时,变换器频率设置准确度从88%提升到99.35%。     

一种基于ACOT的Buck型开关电源设计

基于自适应恒定导通时间(ACOT)控制方式,设计了一种恒频效果良好的降压型DC-DC转换器。该转换器采用V²COT架构,兼具输出精度高和瞬态响应速度快的特点。采用一种改进的自适应导通时间控制方式,降低了负载电流对开关频率的影响,使转换器在连续导通模式(CCM)下具有良好的开关频率稳定性。基于东部高科0.15μm BCD工艺完成流片,芯片输入电压为4.5～17 V,输出电压为0.76～7 V,最大负载电流为3 A,开关频率为1 MHz。测试结果表明,在CCM下,开关频率随输入电压变化率为2.67 k Hz/V,随负载电流变化率为2.95 k Hz/A,峰值效率达96.43%,输出电压纹波为8.2 m V,负载调整率为0.93%,负载瞬态响应时间小于20μs。     

一种适用于恒定导通时间控制的高性能定时器电路

本文提出一种适用于恒定导通时间控制的开启时间定时器电路。电路中采用与输入电源电压成正比的电流对电容充电,从而实现定时器的定时时间与输入电源电压成反比,解决了传统恒定导通时间控制中系统工作频率随输入电源电压变化的问题。为了获得高的定时精度,开启时间定时器中的比较器采用了自适应偏置技术,根据输入电源电压的情况动态地设置定时器中比较器的偏置电流。基于0.6μmCD工艺,对所设计开启时间定时器电路进行仿真验证。结果表明,本文所设计的开启时间定时器电路,能够始终保证高的定时精度。同时由于定时时间与输入电源电压成反比,在系统中引入了前馈,极大地提高了系统的线性响应速度。     

一种基于COT控制的快速瞬态响应Buck变换器

设计了一种基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的快速瞬态响应Buck型变换器。基于电流模COT架构的Buck型变换器,结合电容电流采样电路和负载电流调节器,设计了一种新颖的瞬态增强电路,对负载电流进行补偿,有效地减小了恢复时间,提高了输出电压精度。仿真结果表明,没有瞬态增强电路时,负载电流从0 A跳变到3 A,电流变化率为3 A/10 ns,下跌电压为166.9 mV,恢复时间为5.8 μs;加入瞬态增强电路后,下跌电压变为21 mV,恢复时间变为0.5 μs。没有瞬态增强电路时,负载电流从3 A跳变到0 A,电流变化率为3 A/10 ns,过冲电压为73 mV,恢复时间为3.3 μs;加入瞬态增强电路后,过冲电压变为36 mV,恢复时间变为0.6 μs。     

基于平均电流控制的交错并联Buck直流变换器的设计与研究

由于现代电源技术的发展对于稳定性、体积、效率、动态特性等方面的要求越来越高,文中通过将交错并联技术应用到Buck直流变换器,取得降低输出电流纹波幅值和提高输出电流纹波频率的效果,进而达到增强系统的带负载能力以及降低输出滤波器容量的目的。同时,将平均电流控制技术应用到系统的闭环控制系统设计中,确保了系统良好的动态响应性能以及稳定性。最后测试的结果也验证了设计的可行性和有效性。     

Buck型变换器的线性化小信号补偿前馈控制

为减小由输入电源扰动引起的输出电压工频纹波,改善DC/DC变换器动态性能,根据平均变量建模思想,为电压型PWM控制的Buck型变换器建立连续导电工作模式（CCM）下统一的平均变量等效电路。分析等效电路并根据前馈控制的不变性原理提出Buck型变换器针对输入电压扰动的线性化小信号补偿前馈控制原理及实现方法,采用该方法的Buck型变换器可快速补偿输入电压扰动,加快变换器在输入电压扰动时的动态调节过程,显著减小输出电压中包括工频在内的低频纹波,改善变换器的动态性能。仿真研究结果验证了文中线性化小信号补偿前馈控制原理、方法及其分析的正确性。     

An energy exchanging and dropping-based model-free output feedback crane control method

For the overhead crane control problem, velocity-related terms (corresponding to full-state feedback) are generally required in the designed control systems for damping injection to achieve (asymptotic) stability. However, it is known that velocity signals may be noisy or even unmeasurable. Also, most existing controllers require full or partial plant physical parameters like rope length or load mass. To resolve these issues, a model-free energy exchanging and dropping-based control law is proposed to achieve output (only position/swing-angle) feedback control for overhead cranes. We synthesize a total energy function, consisting of the (generalized) crane energy and the controller energy, to render it to achieve its (local) minimum at the desired equilibrium point. The proposed control law is dynamically generated by an artificial block-spring system, which exchanges energy with the crane dynamics and then drops the energy via an elegant dropping mechanism to gradually attenuate the total energy. The corresponding stability and convergence analysis is implemented using some Lyapunov-like analysis. Simulation and experimental results suggest the effectiveness and feasibility of the proposed method for crane control, in terms of rapid swing suppression, efficient trolley positioning, as well as increased robustness.     

通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究

根据实际设计工作经验及有关参考文献,比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式、峰值电流模式、平均电流模式、滞环电流模式、相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理、发展过程、关键波形、性能特点及应用要点.     

双极型晶体管宽带放大器传递函数和输入、输出阻抗的研究

本文提出双极型晶体管是一种电荷控制器件并提出其电荷控制参数的概念;建立描述晶体管内部物理过程的微分方程;与外电路的基尔霍夫定律结合,导出各种基本晶体管宽带放大器的传递函数、输入和输出阻抗的解析表示,作为应用Bode反馈理论来设计宽带反馈放大器的基础。     

应用于PWM降压DC-DC变换器的高性能误差放大器

提出了一种应用于PWM降压型DC-DC变换器的高性能误差放大器。该误差放大器采用反馈结构,具有较大的动态范围,并可消除噪声影响,从而显著减小了DC-DC电源的纹波电压。另外,采用该误差放大器还有效地减小了电源启动时间。文中提出的误差放大器电路及PWM控制芯片的其他电路模块采用2.0μmBipolar工艺实现。仿真结果表明,误差放大器的开环和闭环增益分别为61dB和33dB,GBW为200MHz,SR为0.64V/μs。芯片测试结果表明,在输出电压为3.3V,负载电流为0.2A时,输出纹波电压的峰-峰值小于25mV。     

单相光伏并网逆变器控制策略研究与设计

针对光伏并网逆变器并网后其本质上为电流源的特点,采用STM32F103VET6型ARM芯片作为系统的控制核心,制造了一台5 kW单相光伏并网型逆变器。采用了固定开关频率的电流瞬时值控制技术来实现对并网电流的控制,在控制策略中加入了电压前馈来抑制电网电压对逆变器输出电流的影响,使用二阶电流预估来抵消SPWM波形延时对系统控制的影响。并且优化了最大功率点跟踪（MPPT）。实验证明,该逆变器样机性能完全达到设计要求。     

基于重复控制与电压双闭环控制的逆变器设计

文章提出了一种基于重复控制与电压双闭环控制相结合的单极倍频SPWM正弦波逆变器控制方案,详尽阐明了单极倍频SPWM控制方式的工作原理,并给出了逆变系统的数学模型,在此基础之上研究了重复控制与电压双闭环控制相结合的控制方案。实验结果表明：这种逆变器输出电压只有较小的谐波含量,同时具有良好的动态特性。