提高同步整流Buck变换器轻载效率的数字化控制方案分析

本文提出一种数字化混合控制方案,用于提高同步整流型Buck变换器的轻载效率。该方法重载时工作频率固定,轻载时能平缓地切换为恒定导通时间控制模式,以降低变换器的开关损耗。此外,不同于传统控制方法,所提方法根据驱动信号的导通时间和电感伏秒平衡关系精确预估电感电流过零点,使变换器工作于断续模式从而有效地降低轻载时的导通损耗。这确保同步整流Buck变换器在宽负载变化范围内有较高的转换效率。本文通过理论量化分析和实验对比验证了所提方法的可行性。     

一种简单的PFM Buck变换器控制电路设计

脉冲频率调制(PFM)开关变换器通过降低轻载时的开关频率而获得较PWM开关变换器更高的轻载效率.但传统的PFM控制电路复杂.这里设计一种简单的PFM控制电路,详细分析了PFM控制Buck变换器工作原理及工作过程,并通过理论分析与计算,给出了其最大导通时间的计算方法,导出了工作于电感电流连续导电模式Buck变换器的开关周...     

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。     

改进型交错并联Buck变换器的通道控制

交错并联Buck变换器采用通道控制能有效提高变换器的轻载效率,但是减小导通通道数后,总输出电流纹波显著增加,基本丧失了交错并联的优点。针对这一问题,提出一种改进型的交错并联Buck变换器的通道控制方案,随着负载电流的减小,改变导通通道数的同时改变各通道控制脉冲的相位,在提高变换器轻载效率的同时,减小输出电流纹波,使交错并联技术在通道控制中的优点发挥到最佳状态。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

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。     

Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题,提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况,设计负载估计器,限制负载电流在额定范围内以实现过流保护;基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环,分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求,实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制,并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件,推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。     

基于权重配置的多环路COT控制Buck变换器瞬态性能优化

在多环路恒定导通时间(COT)控制中,控制内环中电感电流和输出电压权重的配置影响变换器的瞬态性能.为了优化输出电容等效串联电阻较小时多环路COT控制Buck变换器的瞬态性能,本文首先分析了电感电流权重和输出电压权重对瞬态性能的影响;然后基于电容电荷平衡原理,通过时域分析分别导出了负载加载和减载时最优瞬态性能的电感电流权...     

恒定导通时间控制Buck变换器的间隔周期斜率补偿方案

提出一种改进的斜率补偿方式,用以改善恒定导通时间控制模式Buck变换器的稳定性。与传统方法相比,所提方法以数字化控制的方式间隔周期提供斜率补偿信号,能更加有效地消除次谐波振荡。此外,该方法可根据相邻周期关断时间的偏差来自适应地调节补偿信号的斜率。这使得系统在稳态时仅需少量的斜率补偿,有效地降低了补偿信号对恒定导通时间控制快速响应能力的影响。通过理论量化分析和实验对比验证了所提方法的可行性。     

一种可控励磁电感的LLC变换器的效率优化

对于LLC谐振变换器轻载效率低的问题,提出一种可控励磁电感的半桥LLC(HB-LLC)谐振变换器。该方案在不改变变换器整体拓扑结构的基础上,只在变压器的两侧磁柱缠绕偏置绕组,通过Buck电路控制偏置绕组电流的大小,通过调节磁芯的磁导率,使得励磁电感的感值发生改变,实现对变换器轻载效率的有效提升。对可控电感的磁路和控制方法进行了详细分析,为谐振变换器工作状态提供理论依据。给出了可控电感的控制逻辑,在此基础上对负荷也进行了分区控制,实现了LLC变换器轻载效率的提高。此外,给出了电路主要元件参数设计流程,并设计制作了一台满载1 kW的电源样机,通过仿真和实验共同验证了所提方案的可行性,与传统的LLC电路相比该电路具有更高的轻载效率。     

恒定导通时间电容电流控制Buck变换器研究

由于输出电容电压相位滞后电感电流相位,当输出电容等效串联电阻(ESR)较小时,恒定导通时间V~2(V~2-COT)控制Buck变换器将工作在不稳定状态。针对该问题,提出开关变换器的恒定导通时间电容电流(CC-COT)控制技术,并阐述了其工作原理。通过基于描述函数法建立的小信号模型和Routh-Hurwiz判据,研究CC-COT控制Buck变换器的稳定性。研究结果表明,CC-COT控制技术具有快速瞬态响应速度,且不存在因输出电容ESR较小而引起的不稳定现象。