基于耦合电感的四相交错Buck变换器研究

基于耦合电感的四相交错Buck变换器是由4个同步Buck变换器通过磁耦合技术并联组成。在分析其工作原理、软开关条件以及设计耦合电感的基础上,以TMS320F28035作为控制核心,搭建了一台16 kW的实验样机。实验结果表明,该变换器在移相（PS）PWM控制策略下,开关管电流应力小,电流纹波明显减小,可在全负载范围内实现零电压开关（ZVS）,适用于低压大电流、大功率应用场合。     

交错并联Buck中耦合电感的设计

针对开关电源系统对功率密度等级不断提高的要求,为进一步发挥交错并联技术的优势,本文以减小输出电流纹波和改善动态特性为目标,对大占空比条件下交错并联Buck电路中的耦合电感进行了详细分析和计算。通过软件仿真验证,得出了耦合系数和占空比对电路性能的具体影响,耦合系数的取值应尽量接近-1,从而为耦合电感的设计提供了理论依据。     

用于改善PFC性能的交错式三电平变换器

在不增大输入电流纹波的前提下,为改善升压型功率因数校正变换器在高频状态下的输入电流过零畸变,同时减小电感体积,降低开关器件的电压电流应力,进而提高变换器的功率等级,提出了一种交错式三电平变换器拓扑。此拓扑将交错并联技术与三电平技术相结合,弥补了交错并联拓扑只能改善输入电流过零畸变,而无法提升变换器的其他性能的不足。分析了此变换器的原理及工作情况,并进行仿真,仿真结果验证了该拓扑的有效性。     

六重交错并联双向DC/DC变换器设计

双向DC/DC变换器是根据需求调节能量双向传输的直流到直流的变换器.交错并联技术在大功率、多重化DC/DC变换器应用广泛,可以用较低的开关频率获得较高开关频率的输出效果,能够有效减小变换器的纹波值.本文在单相DC/DC变换器的基础上,设计一种六重交错并联双向DC/DC变换器,能够提高系统的开关频率、降低纹波电流,从而提高电压和电流精度.最后通过仿真及实验分析结果表明,六重交错并联DC/DC变换器的纹波明显小于单相DC/DC变换器,有利于电能质量的提高,证明了结论的正确性.     

多相交错并联Boost功率因数校正器的研究

针对开关电源在传统的Boost功率因数校正电路中有着明显的开关损耗,使得电路具有较高成本和低效率。文中在传统单相Boost变换器的基础上,采纳多通道交错并联技术来进行有源功率因数校正的主电路拓扑。以三相交错并联Boost变换器为例,分析其工作过程,并通过仿真实验证明了多相交错并联Boost PFC变换器具有减小输入电流纹波和输入电感值,以及提高变换器的效率等优点。     

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。     

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。     

一种四相交错并联BoostDC／DC变换器的设计

通信电源及分布式电源主要由前级高频整流器、中间级电池组和后级DC／DC变换器组成。DC／DC变换器的输入部分通常采用大功率Boost变换器,以将前级与中间级的直流电压提升至一定的幅度,从而更方便地形成所需提供给负载的各种电压。IntelCPU广泛用于IT工业,其对电源的要求越来越严格,需要提供更低的电压、更大的电流及更快的动态响应。为了改进Buck类型电压调整模块（Voltage Regulator Module,简称VRM）的动态响应要求,广泛使用多相交错并联技术,以实现快速的动态响应且极大地降低输出电流纹波。文章以一个大功率的四相交错并联Boost变换器作为设计实例,详细说明了其工作原理及主要器件的设计与选用;论证了该项技术用于BoostDC／DC变换器的多种优点,从而证明了多相交错并联技术的先进性和实用性。     

Buck-Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

根据电感电流最小值与输出电流的比较,将Buck-Boost 变换器的能量传输模式(ETM)分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界条件和临界电感.将电感电流最小值与零和输出电流进行比较,得出Buck-Boost 变换器存在三种工作模式,即CISM、不完全电感供能且连续导电模式(IISM-CCM)和不完全电感供能且不连续导电模式(IISM-DCM).推导出了变换器工作于三种模式时的输出纹波电压表示式,指出对于给定负载、电容和开关频率的Buck-Boost变换器,CISM的输出纹波电压最小且与电感无关,而IISM-CCM和IISM-DCM的输出纹波电压较大且随电感减小而增大.CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感.文中给出实例,实验结果与理论分析一致,但因未考虑器件参数输出纹波电压略高于理论分析值,实验结果验证了理论分析的正确性.     

交错并联Boost PFC电路的研究

提出了一种单相并联交错BoostPFC电路,升压电感采用分立式电感。详细论述电感电流断续模式下的BoostPFC交错并联电路,减小单个电感容量和前级EMI滤波器尺寸,提高PFC电路的功率等级和效率。仿真与实验结果表明,该PFC电路具有良好的校正效果,较小的输入电流纹波,较低的开关应力。     

Adaptive current-threshold detector for an adaptive on-time Buck converter at light load

The adaptive on-time control technique has been tremendously utilized in DC–DC converters for its fast transient response, easier design and high efficiency at light load. In some applications the output voltage ripple of DC–DC converters has to be maintained within an acceptable level to achieve superior performance, which depends largely on the load current for adaptive on-time buck converters when operating in discontinuous conduction mode. This paper proposes an adaptive current-threshold detection method for reducing the output voltage ripple. An actual detector circuit is presented to implement the method. This circuit monitors the relationship between the peak inductor current and the load current at light load. Then it outputs a logic signal which controls the turn-on time of the main power MOSFET and hence the peak inductor current. Therefore, the magnitude of the output voltage ripple is controlled. The current-threshold detection method has been verified in an adaptive on-time buck converter by simulation and experimental results. The proposed method can also be used in other constant on-time converters.     

A buck converter with adaptive on-time PFM control and adjustable output voltage

This letter proposes a new adaptive on-time pulse-frequency modulation (PFM) circuit that operates at a wide range of supply voltage levels and that can generate various output voltage levels compared to conventional circuits. The circuit’s peak inductor current is well-controlled; the magnitude of the output ripple voltage is constant, even when the supply and output voltage levels are significantly different. Since the ripple voltage is a noise component, constant ripple voltage is important for predictable noise of a power management system.     

Integrated magnetic full wave converter with flexible output inductor

A new integrated magnetic full wave DC/DC power converter that provides flexible transformer design by incorporating an independent output inductor winding is introduced. The transformer is implemented on a traditional three-leg magnetic core. The inductor winding can be separately designed to control the output current ripple. The cross-sectional area of the inductor core leg can be reduced dramatically. The operation and performance of the proposed circuit are verified on a 100 W prototype converter.     

大功率半导体激光器驱动电路

为实现30 W连续掺Yb光纤激光器,设计一种大功率（10 A）半导体激光器（LD）的驱动电路,该恒流源电路采用功率场效应管作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流,正向电流0 A～10 A连续可调,纹波峰值为10 mV,输出电流的短期稳定度达到1×10-5,具有过流保护、防浪涌冲击的功能。实际应用在30 W连续掺Yb光纤激光器中,结果表明该驱动电路工作安全可靠。     

一种适用于低ESR应用的高精度RBCOT环路

提出了一种适用于低ESR电容、具有快速瞬态响应和高输出精度的纹波控制COT(RBCOT)实现电路,并利用改进的等效三端开关模型,对包含分压网络的控制环路进行了精确的小信号建模。该环路在保持快速瞬态响应能力的同时,利用SW点的1阶滤波信号来产生虚拟电感电流纹波,避免了次谐波振荡现象。通过谷值采样电路,对滤波信号的谷值进行采样。采样电路在每个开关周期执行刷新操作,并在上电和瞬态变化阶段进行加速充电。纹波叠加电路将增强纹波和谷值采样信号精确地叠加到反馈电压端,保证电路输出精度较高。采用0.35μm 18 V BCD工艺,对纹波控制COT控制环路进行仿真。结果表明,在4.5~18 V输入电压范围内,输出电压的失调在1 mV范围以内,控制环路可以对瞬态变化进行快速调整。     

光纤激光器泵浦源驱动电路的设计

根据通信用光纤激光器泵浦源的要求,结合半导体激光器的特性,设计了一款高性能、低成本的激光器驱动电路(包括恒流电路、控制电路和保护电路)。恒流电路采用达林顿管作为调整管,利用集成运放的深度负反馈实现恒流输出。经实验验证,本设计系统恒流源稳定度达0.03%,纹波较小,可实现对光纤激光器泵浦源激光二极管(LD)的驱动。     

一款电流型控制的DC／DC降压转换器

本文提出一种新型电感电流检测电路,该检测电路不需要一个放大器作为电压镜像,从而使用的器件更少,功耗更低。该电感电流检测电路应用于DC／DC降压转换器,采用CSM 0．18μm CMOS工艺进行设计和仿真,仿真结果显示该电感电流检测电路的精度可达到96％,输出电压的纹波仅为1mV。     

CPT原子钟垂直腔面发射激光器驱动电路设计

设计了一种输出电流范围在0~2 mA,用于驱动垂直腔面发射激光器(VCSEL)的恒流源电路。电路设计采用负反馈原理,可输出一个稳定的电压,该电压经过电压电流转化为恒定电流。为使输出电流更加稳定,在电路中加入现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP4CE10F17C8组成控制电路。芯片通过采集负反馈的输出与预定值比较,得到误差量反馈到负反馈模块,调整负反馈电路的输入电压,从而使电路输出实现长期稳定。最后对电路输出性能进行测试,测试结果表明电流的纹波系数为0.01,电流稳定度为±0.02 mA。在驱动电流为1.2 mA、激光器工作温度为60℃时,用波长计测试激光器输出波长为795 nm,同时测得的吸收谱线也表明激光器输出波长在795 nm附近。因此,该恒流源电路可用于驱动VCSEL输出稳定波长。     

耦合电感在交错并联断续Buck变换器中的应用研究

文中将耦合电感应用于断续Buck变换器,分析了耦合系数对电流纹波和动态性能的影响,给出了参数设计方法,并进行了仿真实验研究。结果表明,通过合理的设计,耦合电感能够改善电路的稳态和动态性能,同时降低了损耗,提高了电路的效率。