采用峰值电感电流控制的直流-直流电压转换器

针对可穿戴设备需要小型化和适应各种应用场景要求的问题,提出了一种单电感多输入多输出的升压-降压型DC-DC转换器,以采集多种能量为可穿戴设备供电。由于转换器既需要高的效率,又需要稳定的负载电压,提出了结合峰值电感电流控制策略和基于阈值变频策略的峰值电感电流脉冲频率调制技术。峰值电感电流脉冲频率调制技术根据各输入输出端口状态来改变能量传输频率,从而实现各能量源最大功率点追踪和负载端电压的调制;同时,通过控制每次能量传递时流过电感的峰值电流大小,提高转换效率并降低输出电压纹波。此外,采用两种低功耗控制策略以降低控制电路功耗:使用低供电电压为控制电路供电;令部分控制电路断续工作。采用华润上华CMOS 0.18μm工艺完成了转换器电路及版图设计,并进行了仿真验证。后仿真结果表明,在0.2～3V输入电压范围和0.001～3mW负载范围内,转换器效率能够保持在73.8%以上,控制电路功耗小于300nW。     

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.     

脉冲频率控制的开关电容型DC/DC转换器的设计以及性能优化

设计了一个脉冲频率控制(PFM)的开关电容型直流转换器,并用0.25μm 2.5/5 V工艺进行了仿真.系统控制模式简单,采用输入限流使输出电压纹波控制在50 mV以内,采用多种模式的开关电容阵列以及增益跳变提高传输效率,得到60%以上的平均效率,85%以上的峰值效率.系统对输入电压和负载变化的动态响应特性良好.输入电压范围为2.8~5 V,输出电压为1.8 V,负载电流最大为200 mA.     

一种带有最大能量跟踪的宽动态范围射频能量收集电路的设计

本文提出了一种带有最大能量跟踪的射频能量收集电路.该电路通过加入级数来控制环路自动检测不同级数整流器的输出功率,并比较这些输出功率来选择最佳级数,以求在不同输入功率下均能够保持较高的能量转换效率.因此,能量收集电路在保持高灵敏度的同时,可以提高最高能量转换效率,扩展高效率动态范围.基于该设计方法,一个用于特高频频段的带有级数控制回路的3～5级整流器电路在SMIC 55nm工艺下得以仿真、实现.测试结果表明:在915MHz的工作频率下,所设计的射频能量收集电路的最高能量转换效率可以达到61.4%.与此同时,在19dB的输入功率范围内,能量转换效率均能够保持在最高能量转换效率的50%以上,有效扩展了高效率动态范围.此外,该电路在加入控制环路后,仍然有较高的灵敏度,可以在-16.3dBm的输入功率下,驱动一个纯电容负载,获得2V的输出电压.     

一种高频高压电源研制

高频高压电源应用领域越来越广,如材料改性、金属冶炼、环境保护等.本设计采用220 V交流输入,经整流成直流后,通过直流斩波调压,再通过IGBT逆变为交流,最后通过电感滤波、高频变压器升压来实现输出为高频高压的正弦波.研究获得参数范围为电压峰-峰值为0~30 kV、频率为10~30 kHz和功率为2 kW的高频高压电源.     

基于TPS61200的太阳能电能收集充电器设计

太阳能电池板在不同太阳光照射下,输出电压变化范围大,受此影响,传统的太阳能充电器通过简单的降压方式或者升压再降压的方式充电,电路转换效率低,并且只能在较强的光照下才能工作,太阳能利用率低。利用TI公司生产的智能电源管理芯片TPS61200设计了电能收集充电器,该充电器能根据太阳能电池板输出电压大小进行升压、降压电路的自动切换。实际测试表明,该电路输入电压为1.2～5.5 V,最大充电电流达1.2 A,电路最低转换效率不低于72%,最高转换效率达92%以上,即使在很微弱的光照条件下,也能对太阳能电池板输出的电能进行收集并对锂电池进行充电,太阳能利用率较高。     

永磁直驱风电机组变流器加强型直流稳压研究

目前针对电网故障的研究,主要集中在对称故障方面,研究的是不对称故障中的小值电网电压不平衡时风电机组的故障穿越技术.在传统电网电压定向的电压、电流双闭环控制基础上,应用变流器网侧和机侧功率平衡控制原理,将永磁同步发电机输出有功功率Ps变化的信息引入d轴控制回路,从而实现电网侧变流器输入至电网的有功功率能够及时跟踪永磁同步发电机输出有功功率的变化,从而解决了变流器输入输出的有功不平衡问题,避免了直流母线电压的波动.     

一种工作在临界导通模式下的高功率因数的组合型Buck变换器（英文）

提出了一种工作在临界导通模式下的Buck-boost和Buck组合拓扑结构来提高电源功率因数.通过增加一个比较器来判断输入瞬时电压的大小,当其值低于输出直流电压时,转换器由Buck拓扑结构切换到Buck-Boost拓扑结构来消除电流死区.详细的控制策略被分析设计和仿真.同时基于仿真结果,与已有的成果进行了比较.转换器基本的设计参数如下:输入交流电压90-264 V,输出直流电压为80 V,输出功率为80 W.最终仿真结果表明在输入交流电压范围内,转换器达到了96.74%-99.70%的高功率因数.     

基于微功耗同步DC／DC转换器的WSN节点电源模块设计

介绍了一种无线传感器网络节点的电源管理模块．该模块可以针对锂电池的宽电压输入进行DC／DC转换,采用同步降压一升压转换结构,实现额定电压输出．分析节点不同模块的工作特性,采用不同的微功耗同步降压-升压DC／DC转换器进行设计,并给出了具体的元器件选型方案．经实验测试和实际应用,该模块的转换效率可达85％以上,有效地提高电池的使用效率和节点能量利用率．特别是该模块符合便携式设备的需要,利于该模块与其他产品的结合,具有良好的通用性和扩展性．     

一种新型升压三电平逆变器

为了研制输出纹波小、高效的单相光伏逆变器,提出了新型三电平升压逆变器.将串并联二极管电容网络与传统Boost升压电路相结合,配合后级桥式逆变电路,可实现输入48 V直流电压,输出有效值220 V交流电压.分析了新型三电平升压电路的工作原理,并进行了实验验证.结果表明,该新型三电平逆变器结构简单,与其他三电平逆变电路相比较,其电路具有较明显的优势,在实现三电平逆变的同时,实现可调升压,使用较少的开关器件,有较高的效率.     

单体锂动力电池的携行电台供电电源直流变换控制技术

提出一种基于脉宽调制技术和滑模变结构控制技术相结合的新型直流变换电源控制策略,设计了一种连续电流模式下的升压直流变换电源滑模变结构控制器,将3.2 V单体锂动力电池变换为满足携行电台供电要求的12 V工作电源。通过Matlab/Simulink环境下构建控制器仿真模型,并对负载电阻和输入电压变化情况下的控制器性能进行仿真实验,结果表明该升压直流变换电源滑模变结构控制器在大范围扰动情况下的输出电压变化并不明显,稳态误差较小,动态性能良好,鲁棒性强。     

可控硅在直流电动机无级调速中的应用

可控硅具有功率大，效率高，体积小，重量轻，无噪音，控制灵敏等优点，而且还具有使用小电流，小功率来控大电流大功率的特点，其应用范围。前途都非常广泛。如果在可控硅处于正向阳极电压时，在控制极上加正向脉冲号，就可使可控硅触发导通，如改变触发电压出现的时间，改变触发电压的相位（移相），就可控制可控硅的导通时间，使得输出电压的平均值改变，以实现直流电动机的调速。     

宽带直流放大器的设计

宽带直流放大器在无线通信领域,尤其是发射机的末级有重要的用途.通过各种方案的比较,系统采用运放0PA690作为前级和中间级放大,输出级采用±15 V供电的视频运放AD811,辅以相应的偏置电路和程控可调电阻实现增益的调节,以单片机MSP430为控制核心;设计出电压增益Av范围为0～60dB,最大输出电压有效值V0≥10V,3dB通频带为0～10MHz的宽带直流放大器.人机接口采用红外遥控及LCD液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能.     

一种光纤隔离式直流信号传输装置的设计

在高电压领域中,高压侧检测设备(如PT,CT）或传感器的输出信号需要传输到低压侧,光纤隔离式信号传输装置不仅能完成信号的传输,还能实现高低压的电气隔离,同时也具有很强的抗电磁干扰能力。利用电压-频率（V-F）转换芯片LM331和HFBR14XX系列光电器件设计出一套适合高电压直流测量信号的光纤隔离传输装置,并给出了具体的电路原理图。对其中的V-F转换电路进行了仿真,分析表明,其误差为0.01 V。     

静电悬浮系统中的调幅式直流高压放大器

静电悬浮系统中通常采用高压放大器提供的高压产生静电力。该文提出一种调幅式直流高压放大器 ,它由幅值调制、功率放大、变压器升压、线性检波组成主回路 ,通过电压负反馈构成闭环控制。对电路中各环节的特性进行了分析 ,并讨论了高压放大器的性能指标。当负载电容为 6 6 p F时 ,测得高压放大器的输出电压达 1.6 5 k V,脉动系数为3.5 % ,带宽 4 .9k Hz,最大功耗 5 .72 W。实验与分析表明 ,直流高压放大器采用高的载波频率和闭环结构后 ,可以拓宽放大器的通频带 ,提高输出高压的出力系数、波形质量与长时间稳定性。     

用于红外焦平面读出电路的增量/循环混合型模数转换器

为红外焦平面阵列读出电路设计了一个列并行的混合型模数转换器, 转换过程分为两级: 增量型转换器和循环型转换器, 兼顾精度和转换速度的要求。电路在0.35 μm XFAB工艺下设计, 模拟电源为5 V, 数字电源为3.3 V。此转换器可以转换0~3.2 V的电压, 输出数字信号为14 bit, 时钟频率5 MHz时转换周期为27.6 μs。     

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.     

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。     

无损多功能转换器

阐述了由无损耗电阻构成的无损多功能转化器的工作原理,分析了无损多功能转换器,直-直、电压-电流转换、直-交、交-直波形转换原理,给出了表示转换过程中开关工作状态的开关矩阵,推导了在相同输入下通过控制开关通断时间得到不同输出波形的公式·由于无损多功能转换器主要由储能元件和开关阵列组成,其损耗极小·通过给出的无损多功能转换器的模拟实验结果,证实了其波形转换功能,说明了将其用于电力及自动控制系统中的可行性     

电动汽车用直流-直流变换器中电磁干扰与抑制

通过电磁兼容理论分析与现场调试试验结果 ,指出由升压型主电路构成的燃料电池电动汽车用直流—直流变换器中存在的主要电磁干扰源是开关管Z1开断时产生的电压尖峰、二极管D1由导通变为截止时产生的反向浪涌电流和升压电感电流在Z1开断瞬间出现的高频振荡 .在此基础上 ,分析了干扰产生的机理以及传播途径 ,并提出了抑制电磁干扰所采取的必要措施 .