基于MSP430单片机的BUCK型数字电源设计与实现

提出一种基于MSP430单片机的BUCK变换器数字电源,开关频率为80KHz,效率在70%以上。用MSP430单片机内部自带的A/D对输出电压进行测量,与设定值进行比较,比较结果控制P-MOSFET栅极驱动PWM(脉冲宽度调制)波的占空比,电压值可通过按键设定,实现输出电压的数字化控制,并加外围的欠压及过流保护、电流测量等电路构成小型高效率的数字电源。     

基于负载识别的降压直流开关电源设计

设计了一种可识别负载的降压开关直流电源,分析了DC-DC变换的工作原理,提出了应用降压控制器LM5117和CSD18532kcs场效应管为核心器件设计主电路,根据电压反馈信号对PWM信号做出调整,实现可靠的闭环控制,特别应用TL072和CD4051设计负载识别电路,并为主电路和负载电路设计了辅助负压电路,计算出合理电路参数值.电路仿真和实物测试结果表明,该设计实现了直流电源电压的有效控制和稳定输出,功率转化在92%以上,实现了1~10 kΩ电阻负载的有效识别,同时总体电路简单,具有调整方便、可靠性高、输出纹波小及保护性强等优点.     

准谐振变换器的建模与性能分析

以Boost式零电流开关准谐振变换器(ZCS—QRCs)为例，论述了准谐振变换器的工作原理．利用基于电路拓扑的简化分析技术建立了非线性动态电路模型，并对其电压转换比在不同负载下与开关频率的关系曲线进行了分析．结果表明，要在不同负载和不同输入电压下得到符合要求的输出电压，需采用全波模式下的脉冲频率调制策略．另外，对输出电压的阶跃响应曲线进行仿真分析，该模型易于利用MATLAB软件仿真，结果具有大信号瞬态响应曲线．     

幅度-脉宽调制式功率变换电路及其显示系统

本文提出了幅度-脉宽调制原理的功率变换电路.锯齿波信号u_s加到比较器的反相输入端;与被测负载电流瞬时值成比例的信号u_i加到比较器的同相输入端.两信号在运放内进行调制,使其输出脉冲的吝个间隔分别决定于被测电流各瞬时值的大小.此输出脉冲加到积分-断流单元晶体开关管的基极.晶体开关管的集电极与发射极间的电压取决于电网电压.这样,积分-断流单元输出直流信号的平均值就与被测电路的功率成正比.文中对此种功率变换电路的误差进行了理论分析和数学推导. 文章还扼要介绍了双积分型A/D转换器及LED显示系统.     

BUCK变换器中的混沌现象与输出电压稳定的研究

由于存在非线性开关元件,BUCK型DC-DC功率转换器的拓扑结构不断变化,因此在电路实际运行过程中必然蕴涵着十分丰富的非线性现象如分岔、混沌。本文以BUCK电路为例,通过典型电路模型建立电路数学模型,分析电路中的非线性现象与输出电压的关系。通过MATLAB/SUMILINK仿真验证了BUCK电路数学模型和数学分析的正确性,最后从混沌现象用MULTISIM分析探讨输出电压稳定性。     

高效率、低功耗直流电压转换器芯片的设计与实现

提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)模式的高效率、低功耗直流电压转换器的设计方法.电路在负载电流大于60 mA时采用开关频率1 MHz的PWM工作模式,在负载电流小于60 mA时采用开关频率降低的PFM工作模式,实现了在0~250 mA负载电流变化范围内的高转换效率.当输出电压达到预计输出电压的102%时,电路自动进入待机状态,使得静态工作电流降低.芯片采用CSMC公司的0.5μm CMOS混合信号模型设计和流片.测试结果表明:该电路可实现PWM和PFM模式供电以及两种模式之间的平稳过渡,具有较好的负载和线路电压调整,其输出电压的误差小于±2%,最大静态工作电流小于15μA,最大转换效率达92.6%.     

BUCK型变换器的不同工作模式分析与仿真

针对BUCK变换器的基本原理研究,分析BUCK型变换器CCM、DCM、BCM在三种不同模式下电路参数及特点,推导出不同模式下稳态电压增益和连续模式下纹波电压等电源参数公式,利用Simulink搭建BUCK变换器模型,在仿真模型中,设计不同电感、电容、开关频率等电路参数输入,输出电流及电压仿真波形,且与理论值进行比较,基本一致。实验结果表明,该仿真模型便于了解不同模式下BUCK变换器的工作特性、电路参数及对无源器件的选择。     

一种应用于单电感双输出降压型数字直流-直流变换器的双模PID补偿器

设计了一种应用于单电感双输出降压型数字直流-直流变换器的新型双模PID补偿器,该PID补偿器基于数字重设计方法实现,同时针对数字PID的非理想效应作出改进,优化了负载发生连续剧烈跳变时的动态响应特性.所提出的双模PID算法,已通过Virtuoso仿真验证,相对于没有采用双模控制方式的PID,输出电压下冲减小60%,恢复时间缩短50%.该补偿器已成功应用于输入5V,输出1.2V/2.5V,开关频率4MHz的单电感双输出降压型数字直流-直流变换器.     

三值四态门的TTL电路实现

本文首先分析了以电阻为集电极负载的三值ＴＴＬ输出级电路，根据开关模型，建立了含有四个状态输出的三值ＴＴＬ输出级电路，并讨论了该电路中的晶体管开关元件与信号间的相互作用过程，补充了文献「２」提出的限幅电压开关理论。通过实例提出了基于限幅电压开关理论的三值四态门的ＴＴＬ电路设计方法。     

一种改进均压算法的MMC复合调制策略

针对最近电平调制策略在电压等级不高且电平数目较少情况下产生的阶梯波在逼近正弦调制波时存在较大拟合误差的问题,提出了一种复合调制策略;首先采集NLM产生的阶梯波与调制信号之间的误差作为阶梯调制信号;然后结合载波调制原理,将阶梯调制信号与幅值相等、相位依次偏移的三角载波信号比较,基于面积等效原理产生一组PWM脉宽调制信号;最后将其与阶梯波信号叠加,最终形成驱动信号;同时改进了传统均压算法来降低系统的开关频率;通过Simulink中搭建的MMC仿真验证,复合调制下既保证了输出电压波形质量,也降低了系统开关损耗和电流总畸变率,而且改进的均压算法对子模块电容电压波动情况能够有效抑制,提高了MMC系统转化效率。     

PID控制及高频逆变技术的X射线机电源

针对目前的X射线机控制精度不高以及稳定性不够的问题,介绍了一种数字化的X射线机电源,其中调压电路采用BUCK电路的改进形式,高压发生的重点部分采用高频逆变以及软开关技术,使最重要的逆变环节输出稳定。调压电路以及逆变电路中开关管的控制采用PWM控制技术,驱动波形输出稳定且容易控制。反馈电路由单片机的软件PID来控制,提高了高压的控制精度并减小了体积,而且实现了高压的连续可调。灯丝电源采用高精度的电源芯片,实现了灯丝电流的稳定。通过对电路的分析,计算出了电路所用参数并用PSPICE软件进行了仿真。最后的仿真结果表明,理论分析结果与实际的结果一致,设计的电源系统可以稳定运行,达到了X射线机所用电源的指标要求。     

一种高精度双环反馈的新型过流保护电路

采用环路开关进行电路控制,与传统过流保护电路相比,可控电流源形成的输入偏置电压使其具有更好的鲁棒性,从而保证过流保护电路的精度.同时,三极管动态输出阻抗构成的开关能够让输出电压在轻重负载切换时具有自恢复能力.仿真结果表明,启动过流保护电路的电流阈值误差被控制在10%以内,有效提高了过流保护电路的精度,实现了输出电压的自恢复功能.     

一种新的开关电源变换器控制策略及其仿真实现

针对传统变换器响应速度慢、无法有效适应负载突变的缺点,本文提出了一种新的控制策略,该方案以BUCK变换器为模型,在目前较为流行的V2（voltage-voltage）控制策略的基础上,在内反馈环中采用电感电流与输出电压相加作为反馈量,以此实现高效、快速的信号转换。仿真结果表明该方案能够对负载突变具有较快的响应速度,并且具有良好的抗干扰能力。     

单相可调逆变电源的控制与仿真

以通用逆变电源为设计目标,采用SPWM脉宽调制作为控制核心,对单相逆变器进行稳压调节与仿真。建立了逆变电路仿真模型,通过输出电压瞬时值进行闭环PID控制,输出电压可在50～220V内调节,适应于一般性负载。     

一种风光组合发电系统中的BUCK电路

提出了一种针对风光互补发电系统中BUCK电路的稳压方法,利用SG3525芯片的闭环控制调节,可输出精确度高、稳定性好、动态响应快的直流电压．仿真结果表明,符合风光互补发电设备的要求．     

CPT系统拾取端能量注入式稳压电路的设计

针对非接触电能传输系统的输出电压控制方式,分析了影响CPT系统输出电压稳定性的因素,设计了一种能量注入式的拾取端稳压电路.该电路以输出电压为控制对象,以输出功率为控制目标,根据负载的需求实现系统输出电压的稳定,并且在能量状态转换的过程中基本实现了软开关.从能量的角度对该电路的输出电压和输出能量状态进行了分析,根据能量状态的改变提出了功率调节占空比的概念,并给出了相应的计算公式.实验结果证明了该方法的有效性.     

光伏并网发电模拟系统

此光伏并网发电模拟系统采用MSP430F449为核心控制芯片,采用全桥逆变电路作为DC-AC的核心电路,通过控制BUCK电路实现MPPT最大功率点跟踪,单片机发送PWM信号控制逆变电路产生正负交替的工频交流信号.逆变电源具备各种保护功能,如输入直流极性接反保护,交流输出短路保护、过热、电流电压过载保护等.利用逻辑器件输出的pwm波形控制逆变电路,输出含有较多的谐波分量,因此要加滤波输出正弦波电流.     

基于 WSAR-ADC的降压型 DC-DC 控制器设计

设计了一种基于加窗逐次逼近寄存器（ WSAR）模拟数字转换器（ ADC）的降压型DC-DC控制器,这种WSAR-ADC适用于数字电源系统,通过对输入电压进行加窗处理,能有效地降低芯片的复杂度;并利用蚁群算法,对该DC-DC控制器的比例积分微分（PID）参数进行了整定,使得整个系统能够稳定工作。电路使用BCD（Bipolar/CMOS/DMOS）0．5μm工艺,输入电压3．3 V,输出电压1 V,设计最大负载电流2 A,纹波小于9 mV,开关频率500 kHz。经过验证,该降压型DC-DC控制器能满足数字电源的采样需求。     

三相SVPWM逆变电源输出波形优化控制策略

为了提高三相逆变电源的电压输出波形质量,减少输出电压的谐波分量和总畸变率,提出模糊神经元PID控制策略。以DSP芯片为控制系统核心,对输出电压进行Clarke和Park矢量变换,采用人工神经网络方法与PID控制理论构成神经元PID控制器,对PID控制器参数进行在线调整,将模糊控制理论引入神经元PID控制器形成模糊神经元PID控制策略,并将基于60°坐标系的SVPWM算法用于逆变电源控制系统中,对系统稳态负载、动态负载、不对称负载情况下分别进行仿真实验。仿真结果表明:采用模糊神经元PID控制策略控制下的三相SVPWM逆变电源,在不同负载情况下的输出电压谐波分量小,总畸变率少,达到电压输出波形质量性能要求。     

基于双极型三极管的新型直流固态继电器电路的实现

在低电压控制高电压输出技术中,电磁继电器存在开关动作迟缓、触点易抖动和抗干扰能力弱的问题。依据双极型三极管的开关特性和光耦的光电能量转换原理,提出了一种直流固态继电器的电路实现方法,并对实际电路进行了测试。分析结果表明,该电路能够实现弱电对较强电压的通断控制,具有开关动作快,带负载能力强,导通时间短(可达到1 ms)的优点。目前,该技术已成功应用于某地震勘探模拟爆炸机的自主研发电路设计中。