基于双频PFM控制模式的升压式DC-DC变换器

为了改善系统在宽负载范围内的整体效率,设计了一种基于双频脉冲频率调制(PFM)控制模式的升压式DC-DC变换器.首先,选定2个固定的频率.通过检测负载的变化,使得变换器在轻载或重载时工作于其中的1个频率下,而中载时则通过选择2个频率的不同组合来稳定输出电压,提高全载效率.继而设计了一个双频振荡器电路模块.整个芯片设计基于0.5μm CMOS工艺,并在Cadence工具中完成模拟仿真和版图设计.流片芯片测试结果表明,系统在整个负载范围内的转换效率高于75%,最大输出电流可达300 mA,芯片的实际性能达到设计要求.因此,采用这种控制方法能有效提高系统的全载效率,所得变换器可望具有良好的电磁干扰特性.     

基于升降压的高效率低纹波LED驱动芯片设计

设计了一款基于同相Buck-Boost变换器的LED驱动控制芯片.设计的控制电路实现了从降压模式到升压模式的平滑切换,从而保证了系统的稳定性并减小了输出电流纹波;在Buck-Boost过渡模式工作状态下,控制电路降低了平均电感电流,因而提高了系统转换效率.此外,控制电路中设计了一种自动调零的误差放大器,减小了放大器的输入失调电压和闪烁噪声,输出电流的精度得以提高.在180 nm CMOS工艺上流片的测试结果表明:当输入电压为2.7～5.0 V,输出电流为850 mA时,纹波率不超过3%;当负载电流为150 mA、输入电压为5 V时,驱动电路的转换效率高达95%.     

一种用于PWM变换器的斜坡补偿电路设计

针对传统斜坡补偿的PWM变换器的电流输出能力会随着补偿电流的增加而下降的缺点,设计了一种用于峰值电流模式PWM变换器的斜坡补偿电路.通过改进系统箝位电路,使箝位电压能够随着补偿电流动态变化,从而保持系统的输出电流能力恒定,减小输出电压纹波.仿真采用CSMC 0.6 μm工艺,结果表明:在输入电压大于1 V、占空比大于50 %时,输出电压纹波在10 mV左右,大大提高了负载能力和系统稳定性.     

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。     

一种具有高轻载效率的PWM Buck变换器

本文提出了一种在轻载工作环境下依然高效的PWM DC/DC buck变换器。该变换器由TSMC 1.8/3.3V 0.18μm CMOS技术设计而成,通过DCM操作,不仅能在满载时达到高效率,而且在不利用任何PFM技术的情况下大大提升轻载下的效率。这种变换器轻载时的输出精确性和输出纹波都优于PFM变换器,而在满载时与普通的PWM变换器同样稳定、高效,通过Saber仿真与电路实验验证了变换器的可行性。     

燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.     

光伏发电系统中双向DC-DC变换器参数设计

双向DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电系统,为了提高变换器的性能,提出一种双向DC-DC变换器参数设计方法。分析了双向DC-DC变换器的工作原理,根据工作在升压模式时电感电流连续及负载电压纹波率的要求,同时兼顾工作在降压模式时电感电流纹波率要求,对变换器电感和电容参数进行了优化设计,最后在PSIM软件环境下对设计方法进行了仿真验证。结果表明,所提出的双向DC-DC变换器参数设计方法可行、有效。     

与’Cuk电路对偶的开关变换器

根据对偶变换原理,导出了一种新拓扑直流变换器,并用状态空间平均法对电路进行了分析。结果表明,输出电压、电流、占空比与′Cuk电路的输出电流、电压、占空比均满足对偶关系,且当电路满足一定条件时,输出电压纹波为零。实验结果也验证了结论的正确性。     

Buck变换器在输出电压宽范围可调应用领域若干关键技术

在研究了Buck变换器的纹波变化特征基础上,给出了连续状态下电路主要参数的代数表达式及控制系统的设计技术.通过系统仿真,指出了分岔特性给变换器输出纹波以及控制时间延迟给低输出电压的稳定控制所带来的不利影响.     

核能谱信号处理电路中电源电路的设计

本文设计了一种DC-DC转换电路,该电路采用LT1763CS8-5、MAX764ESA、LT1964ES5-5作为电源转换芯片,在7V～20V直流输入条件下,实现了指定+5V和-5V电压的稳定输出,每路输出电流不小于500mA,并且电路整体转换效率达到66%,纹波峰峰值均小于32mV。     

基于基波纹波比的大功率本安Buck变换器的设计

针对具有电感、电容(LC)滤波的本安Buck变换器输出纹波电压难以精确计算的问题,提出一种可快速、准确计算其输出纹波电压大小的方法。通过构建该变换器在电感电流连续模式下的等效电路模型,分析其频率特性,得出了该变换器的输出稳态响应。进一步的纹波理论计算及仿真分析表明可用基波电压纹波比近似全纹波比来求解该变换器输出纹波电压的结论。同时,为了给设计者提供理论指导,得出了满足输出纹波电压指标要求的电感、电容参数设计方法。与典型Buck变换器参数对比,发现在同样的电气性能指标要求下,采用LC滤波的Buck变换器仅需很小的电感、电容。表明该变换器更容易满足本安性能要求。最后,通过实验样机验证了输出纹波电压计算方法的准确性及元件参数设计思路的可行性。     

一种基于四NOMS管升/降压DC-DC转换器的设计

为提高电池能量的利用率,减小芯片体积,外围电路简易,设计了一种集成四NMOS功率管的升降压DC-DC转换器。该电路根据输入与输出电压的关系和负载大小,采用不同的工作模式,利用充电泵电路完成高端功率管驱动及延时检测实现短路保护,并在0.5BCD工艺下完成。通过仿真验证了该系统的可行性,转换效率可达、以及宽输入范围下提供稳定的输出电压。     

Boost变换器的输出纹波电压分析与最小电感设计

为了便于Boost变换器的小型化、集成化设计以及满足本质安全的要求，根据电感电流最小值的差别，将其分为完全电感供能模式（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）．对3种模式的输出纹波电压进行了分析，得出了最大输出纹波电压．指出在给定的工作范围内，最小负载电阻和最低输入电压所对应的CISM和IISM的临界电感，即为使得最大输出纹波电压最低的最小电感，且最大输出纹波电压的极小值与电感无关．实验结果表明：当最小电感接近理论值278pH时，最大输出纹波电压取得极小值；当电感大于该值时，输出纹波电压保持不变；当电感小于该值时，输出纹波电压随电感的减小而增加．实验结果验证了理论分析的正确性．     

Buck型DC-DC变换器终端滑模PD控制设计

为进一步提高Buck型DC-DC变换器的稳态性能和动态性能,将PD控制引入到Buck型DC-DC变换器终端滑模控制环节。通过基尔霍夫定律建立Buck电路的状态空间模型,实现Buck型变换器的基本电压调节功能,用PD控制优化终端滑模的滑模面形式,设计终端滑模控制器,使之满足Lyapunov稳定方程,并在Matlab中仿真对比分析终端滑模和终端滑模PD控制器下Buck电路的性能。仿真结果表明,所设计的终端滑模PD控制器具有良好的鲁棒性、稳定性和动态性能。与单纯的终端滑模控制相比,输出电压更接近于理想输出电压,具有更小的超调量和响应时间。     

基于ARM的高效率数控DC/DC变换器设计

设计的DC/DC变换器采用Boost拓扑电路,对变换器中Boost拓扑电路的主要元件参数进行了计算和选择.变换器具有完善的控制和保护功能,可应用于需提升或稳定电池电压的电池供电系统.变换器以PwM电压调整芯片LM2576ADJ作为控制核心,结合ARM7_LPC2132微控制器实现数字化高精度控制,具有输出电压可预置,输出电压电流可同时显示,过流保护等功能,且系统具有效率高,电压调整率和负载调整率均较小,输出纹波电压低等特性.     

一种倍流同步整流有源箝位DC/DC变换器的研究

为提高低输出电压的ＤＣ／ＤＣ变换器的效率,提出了一种倍流同步整流有源箝位ＤＣ／ＤＣ变换器,电路拓扑主要包括有源箝位电路、隔离变压器和倍流同步整流电路。分析了该变换器的工作原理,并进行了稳态分析,给出了各开关器件的电压、电流应力公式。理论分析表明,该变换器的开关器件的电压应力特性优异,开关器件均可实现零电压开通,适用于较宽的输入电压范围和较高的开关频率,实验样机得到了较高的效率和功率密度。     

改进二次型Buck-Boost变换器的研究与分析

针对传统变换器电压增益低、开关器件电压应力大和输出具有较大电压纹波的缺点,通过在传统二次型Buck-Boost变换器后级增加开关电容单元和LC滤波器,提出一种改进二次型Buck-Boost变换器。对该改进变换器在连续导通模式(CCM)下的工作原理进行分析,同时从不同角度对所提改进二次型Buck-Boost变换器和其他二次型变换器进行对比,表明所提改进变换器具有良好的性能特征。最后,对改进二次型Buck-Boost变换器和改进前二次型Buck-Boost变换器进行实验分析,由实验对比可知改进后变换器输出电压增益是改进前变换器输出电压增益的(1+D)/D倍。在输出电压均为37.4 V的升压模式下,改进前输出电压纹波是改进后输出电压纹波的3倍。在输出电压均为9 V的降压模式下,改进前输出电压纹波约是改进后输出电压纹波的12倍;同时在同等输出电压的情况下,改进后开关器件的电压应力明显减小。实验和理论分析验证了所提改进二次型Buck-Boost变换器是可行的。     

一种避免串通电流产生的交叉耦合电荷泵设计

针对传统电荷泵的串通现象,提出了一种采用非交叠时钟控制的输入范围宽、输出纹波小、能有效避免串通现象产生的高压交叉耦合电荷泵,从而提高电压增益和效益;同时,设计出一种具有负反馈调节能力,可以跟随输入电压调节的移位电平产生电路,输出纹波约15mV,具有较高的抗干扰能力.基于0.35μm BCD(bipolar CMOS DMOS)工艺进行电路设计,Spectre仿真结果表明:该电路的工作电压范围为4~24V,可驱动1mA的负载电流,最大升压效率高达99.89%,并且电压增益可以调节.     

一种新型升压变换器的IC设计

针对便携式电子产品电源功耗过大而降低了电池寿命的问题,设计了一款高带载能力、高效率的电流脉宽调制模式的升压型DC-DC变换器控制芯片.通过采用可提高带载能力的分段线性斜波补偿技术,解决了传统开关DC-DC变换器在脉冲宽度调制(pules width modulation,PWM)信号占空比大于0.5时的斜波补偿导致芯片带载能力下降的缺陷;同时,芯片设计了新颖的峰值电流检测电路,有效减小了芯片面积,提高芯片的转换效率.     

基于0.35 μm CMOS的高性能LDO稳压器设计

为降低芯片负载波动及电源干扰对系统输出的影响,以提高芯片性能,基于0.35 μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺,采用Cadence设计了高性能的无片外电容低压差(LDO:Low Drop-Out) 线性稳压器集成电路,给出了负载瞬态响应增强网络以及电源干扰抑制增强网络的设计方案并进行了仿真实验。实验结果表明,电路具有良好的线性调整率和负载调整率,各项性能指标均符合行业标准,系统在3～5 V的输入电压范围内,稳定的输出电压为2.8 V,电源抑制比在高频1 MHz时达到-46dB,负载变化引起的输出电压过冲小于55 mV。