微型超声电机驱动及其优化研究

针对某微小型超声电机驱动要求,设计直流升压变换器,采用小型微控制器产生信号相位差90度的驱动信号.基于该微小型超声电机的电容性负载特性,采用RC放电回路设计了电机驱动电路,分析了驱动电路电压波形参数对驱动性能的影响,得到了最佳驱动电路参数.采用电路仿真软件对所设计的电路进行仿真验证.针对电机驱动电路工作中的低效率,进行...     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

一种新颖的软开关双向DC/DC变换器

提出了一种新颖的双向DC/DC变换器,降压时采用移相控制ZVZCS-PWM全桥功率变换,控制简单,效率较高,升压时采用带变压器隔离的Boost变换器,利用Boost变换器与推挽变换器的级联,通过一种控制策略,去掉冗余元件,得到一种新颖的升压电路拓扑.这种升压变换器通过Boost和隔离变压器的两级升压,适合应用在初、次级电压等级相差较大的场合.升压时,通过引入耦合电感能量反馈辅助电路,实现所有开关管的软开关.重点分析了双向DC/DC变换器升压时的工作过程,并研制出一台实验样机,实验结果与理论分析一致.     

驱动超声波电机的推挽式变换器工作过程分析

目前的超声波电机驱动电路广泛采用推挽式电路作为DC/AC升压变换器.推挽式变换器的负载通常是由超声波电机与电感构成的LC串联匹配电路.由于工作方式有别于传统的DC/DC应用,且负载特殊,所以超声波电机驱动电路中的推挽式变换器工作过程较为复杂.详细分析了这一工作过程,有助于深入了解超声波电机驱动控制装置的非线性特征,也有助于该装置的合理设计.     

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于DSP的推挽全桥双向直流电源设计

针对高电压传输比的中大功率场合,研究设计了一种推挽全桥双向DC/DC变换器。研究了变换器的两种工作模式,升压侧选择Boost变换级联推挽的方式,采用变压器替代推挽侧电感改善了变换器升压启动的问题,降压侧结合移相全桥控制技术实现软开关。对主电路及控制驱动电路进行了详细设计并给出了电路主要参数。最后以C2000系列微处理器TMS320F28035为主控制器,设计制作了一台2 k W的实验样机,给出了相应的测试结果验证了可行性。     

一种含有倍压单元的高升压变换器?

传统升压变换器由于自身电路结构的限制,在需要高升压场合,容易出现极限占空比的情况.针对现有缺陷,文章提出了一种高增益、高效率的 DCＧDC变换器———含有倍压单元的高升压变换器.该变换器结合耦合电感, 具有升压等级高、调压自由度好、开关管电压应力低等优点,适用于高电压增益场所.文章分析了电路稳态时的工作原理以及工作过程,并经过仿真验证理论分析的正确性.最后,搭建实验样机,验证了电路工作过程的合理性,以及 电路的可实施性。     

基于有源PFC原理的升压型DC/DC空间电源设计

采用有源PFC工作原理实现了一种升压型DC/DC变换器模块。作为空间电源完成由蓄电池输出电压50￣90V范围到稳定的128V输出,所采用的核心控制芯片为L4981A。该变换器的设计采用了双闭环控制,其特点是采用电压误差放大器环节实现输出电压稳定,采用电流环误差放大器环节实现输入电流跟踪输入电压且连续。试验结果表明,该变换器的输入电流连续,输出电压精度高,负载调整率高,电压调整率高,纹波电压较低,EMI强度较低,输出功率达到1.5kW。     

压电泵的驱动电源研制及其特性研究

建立了压电泵的数学模型并提出了一种新的压电泵驱动电源结构,在此基础上研发了一种新的驱动电源并对压电泵的工作特性进行了实验研究.该电源采用Boost变换器升压和Full-Bridge变换器逆变,能给压电泵提供±150 V方波电压,并使压电泵工作在较宽的频率范围(10～100 Hz),具有频率可调、体积小、质量轻、功耗低、输出精度高、响应速度较快、驱动能力强的特点.仿真及实验结果表明,压电泵的输出流量随驱动电源的输入电压和输入频率成规律性变化.     

一种双输入高增益DC-DC变换器

针对光伏发电系统输出电压低、供电稳定性差等问题,提出一种非隔离双输入高增益直流升压变换器,该变换器在2个BOOST变换器的基础上引入了开关电容电路,实现了高电压增益,且两输入源可以单独或同时向负载供电。分析该变换器的电路结构和工作原理,推导出了3种供电模式下变换器的电压增益表达式以及主要开关器件电压应力,给出了两路同时供电时输入电流之间的关系。最后,搭建了一台100W的实验样机,实验验证了该变换器具有电压增益高、开关器件电压应力低、控制简单、可以灵活供电等优点。     

ZVS三管推挽直流变换器

提出一种采用3个开关管的推挽式(three-transistors Push-Pull,TTPP)变换器,仅需要在传统推挽变换器的输入电源和变压器两个原边绕组中点间插入一个辅助开关管Q3.两个主管驱动信号μgs1和μgs2与传统推挽变换器中开关管的驱动信号相反;除去死区时间,辅管驱动信号μgs3是两个主管驱动信号μgs1和μgs2的与非关系.用等效电路的方法结合解析方程,分析电路各个工作模态的工作原理和主要开关波形.指出主管可在宽负载范围下实现零电压开通(zero voltage switching,zvS),且主管关断电流是传统推挽电路中的一半值.辅管在大负载或加大漏感情况下可以实现ZVS开通,辅管的额定电压是主管的一半,等于输入电压.讨论软开关的实现问题.提出控制芯片及其驱动电路的设计方法,完成一台800 W、开关频率为83.3 kHz的原理样机,实验结果验证了该变换器工作原理的有效性.     

驱动超声波电机的推挽式变换器工作过程分析

目前的超声波电机驱动电路广泛采用推挽式电路作为DC/AC升压变换器。推挽式变换器的负载通常是由超声波电机与电感构成的LC串联匹配电路。由于工作方式有别于传统的DC/DC应用,且负载特殊,所以超声波电机驱动电路中的推挽式变换器工作过程较为复杂。详细分析了这一工作过程,有助于深入了解超声波电机驱动控制装置的非线性特征,也有助于该装置的合理设计。     

基于电压跟踪的高效率YIG调谐激励器原理与设计

基于电压跟踪方法实现的激励器可高效率驱动YIG器件。电路采用DC/DC变换器和线性恒流源的双级结构,前级DC/DC变换器实现将输入电压高效率转为略高于后级线性恒流源所需电压的中间值电压,后级采用线性恒流源产生高稳定度的电流,并消除前级DC/DC变换器的干扰。在前后级之间采用电压跟踪电路,该跟踪电路根据后级所需电压实时调整前级DC/DC变换器的输出,使其输出的中间电压始终为只比后级所需电压略高的固定值,从而在各种条件下都能获得最佳的激励效率。实验结果表明,该电路不仅适用于宽输入电压范围,而且在不同的负载电流下都可以获得40%以上的激励效率,在常用电压12~15 V,可比传统驱动电路提高效率30%以上,相同尺寸驱动器样品温升大幅降低。     

一种高增益DC-DC变换器实验分析

针对传统Boost升压电路受到电路元件寄生参数的影响无法实现高升压比的问题,提出了一种基于三绕组双倍压单元的新型高增益直流变换器。变换器利用二极管、电容和耦合电感构成的双倍压单元扩大电压增益,并利用无源无损吸收电路来吸收漏感能量,抑制漏感带来的尖峰电压。通过对新型变换器工作的各个模态进行详细分析,推导了电压增益及元器件电压电流应力;实验表明该新型变换器能够有效提高电压增益、降低功率开关管的电压应力。     

基于超低电压充电泵的单片机供电电源设计

针对以低功耗单片机为控制核心的间断工作系统,采用超低电压充电泵技术,结合升压型DC-DC变换器电路实现超低电源的升压和稳压.以太阳能电池板供电为例,利用S-822Z充电泵电路提供启动驱动信号,将电源供电电压扩展到0.3V,结合低压升压型S-8377控制器实现了在输出电流200mA、输出电压5V情况下,大于90%的大占空比升压、和稳压输出.给出了一个超低电压电源管理系统的设计方案,试验结果表明,该装置可利用超低电压输入实现稳定、可靠得稳压输出供电.     

一种适用于燃料电池系统的DC/DC变换器

燃料电池的直流输出电压变化范围大.且其输出电压幅值较低.在实际应用中需要一级大变比升压变换器来与电网或负载所需电压匹配.这里在级联Boost变换器的基础上增加了一个电容,同时使用交错控制技术,构造了一种新型高增益升压变换器.增加的电容不但提升了输出电压.而且使前级电感电流按比例分配到后级和负载中.该拓扑具有大变比升压能力.并且所有开关管和输出二极管的电压应力都明显低于输出电压,实现了前级二极管的零损耗开通和后级输出二极管的零电流关断.详细分析了其工作原理,并通过一台100W原理样机验证了其优点.     

升压式谐振开关电容变换器中潜电路的一般规律

相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别.本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导出变换器发生潜电路时的输出电压特性以及潜电路发生条件,归纳其出现潜电路的一般规律,从而为避免潜电路的出现,使之正常工作提供了理论依据.研究结果表明,在负载、开关频率和开关电容等参数相同的情况下,若n阶变换器工作在正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下.最后,实验结果证实了结论的正确性.     

燃料电池发电系统中功率变换器的研究

针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管电压/电流应力;后级交流变换器采用改进型虚拟同步发电机算法,能够快速准确的跟踪负荷变化、实时无误差的调节频率并具有良好的无功电压下垂特性。通过分析可知:仿真时前级直流输出电压一直稳定在700 V,当无功功率增加200 Var时,电压幅值的波动约为0.5 V,逆变器输出频率不随负荷的波动而发生变化,稳定在50.012 Hz;实验时该直流变换器具有较高的电压增益,可达20倍的增益,并能够稳定在期望值50 V附近稳定工作。仿真及实验分析都验证了采用的拓扑电路结构和控制方法的可行性。     

基于LC吸收电路的耦合电感高升压增益变换器

提出一种带无源无损LC吸收电路的耦合电感高增益升压变换器,采用电容、电感和二极管组成的无源吸收电路网络,回收了变换器中漏感能量,同时抑制了开关管两端的电压尖峰,从而减小了开关管的电压应力。与传统有源箝位或无源吸收电路相比,具有LC吸收电路的耦合电感Boost变换器的输入电流连续,简化了输入滤波器的设计。同时,该变换器仅有一个开关管,且通过调节耦合电感变比可实现高升压增益特性,在新能源领域具有广泛的应用前景。文中详细分析了该变换器的工作原理及工作特性,最后通过搭建一台100 W、45 V/200 V的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

单开关MHz高增益Zeta变换器

传统DC/DC变换器受电路寄生参数的影响升压能力受到了限制,难以在宽输入宽输出的应用场合中使用。基于Zeta变换器,文中引入一种与之相匹配的"外衣"电路,提出一种单开关高增益Zeta变换器。所提"外衣"电路不含任何有源开关,不会改变原变换器的控制和驱动电路,同时"外衣"电路的引入还可以降低开关器件的电压应力。此外,在采用氮化镓MOSFET提高变换器开关频率的基础之上,应用PCB平面集成电感技术,所提变换器功率密度得到显著提高。文中详细分析所提变换器工作原理,参数特性及平面集成电感的设计过程,并搭建一个300W的实验样机验证理论分析的正确性。