DC-DC变换器的电流控制方式
双向dcdc变换器 (2)
双向 DC-DC 变换器简介双向 DC-DC 变换器是一种可以实现能量在两个方向上传输的电路，能够将能量从一个电源转移到另一个电源。
它在电动车、太阳能系统、电池储能系统等应用中得到广泛应用。
本文将介绍双向 DC-DC 变换器的原理、工作模式和应用。
原理双向 DC-DC 变换器通过两个独立的电感和开关器件实现能量的双向传输。
其拓扑结构常见的有升降压式和升压式两种。
在升降压式拓扑中，输入电源可以比输出电源的电压高或低；而在升压式拓扑中，输入电源的电压必须比输出电源的电压高。
下面介绍升降压式和升压式拓扑的工作原理：升降压式拓扑升降压式拓扑常用的桥式电感拓扑是最常见的升降压式拓扑。
其电路图和工作原理如下：升降压式拓扑升降压式拓扑在升降压式拓扑中，当开关 SW1 和 SW2 关闭时，电感 L1 储存电能；当 SW1和 SW2 开启时，通过二极管 D1 转移到电容 C1 上。
同样，当开关 SW3 和 SW4 关闭时，电感 L2 储存电能；当 SW3 和 SW4 开启时，通过二极管 D2 转移到电容 C2 上。
升压式拓扑升压式拓扑常用的桶式电感拓扑是最常见的升压式拓扑。
其电路图和工作原理如下：升压式拓扑升压式拓扑在升压式拓扑中，当开关 S1 关闭时，电感 L1 储存电能；当 S1 开启时，通过二极管 D1 转移到电感 L2 上。
此时，电容 C1 上的电压逐渐升高，最终达到所需的输出电压。
工作模式双向 DC-DC 变换器有三种工作模式：降压模式、升压模式和反向电流保护模式。
降压模式降压模式是指输入电压高于输出电压的情况。
在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以维持输出电压在设定范围内。
当开关器件关闭时，电感和电容储存能量；而当开关器件打开时，能量从电感和电容中释放，通过二极管传递到输出端。
这个过程会不断循环，以保持输出电压稳定。
升压模式升压模式是指输入电压低于输出电压的情况。
在此模式下，开关器件周期性地开启和关闭，以提供所需的输出电压。
dc-dc变换器原理
dc-dc变换器原理
DC-DC变换器是一种电力电子设备，它可以将直流电压转换为不同电压等级的直流电压输出。
其工作原理基于电感和电容的储能特性。
当输入电压施加在变换器的输入端口上时，输入电流开始流过电感。
由于电感的特性，电流变化率有限，电感中的电能会增加。
然后，输入电压被关闭，使电感的磁场崩溃，导致电感中的电流减小。
由于电感的自感特性，电压会增加，从而产生一个与输入电压不同的输出电压。
在DC-DC变换器中，电容被用于平滑输出电压。
当电感储能结束时，电容开始释放其储存的能量，以供应输出负载。
通过控制开关频率和占空比，可以实现对输出电压的调节。
DC-DC变换器还运用了反馈控制系统，通过监测输出电压与期望电压之间的差异来调整开关频率和占空比，从而实现对输出电压的稳定控制。
多种DC-DC变换器拓扑结构和控制策略被用于不同应用场景中，以满足不同的功率转换需求和效率要求。
总之，DC-DC变换器利用电感和电容的储能特性，通过控制开关操作，实现对直流电压的转换和稳定调节。
这使得它在许多电子设备中得到广泛应用，如电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
DC-DC工作方式PFM与PWM比较
DC-DC工作方式PFM与PWM比较
DC-DC工作方式PFM与PWM比较 :
PWM控制、PFM控制和PWM/PFM切换控制模式这三种控制方式各有各的优点与缺点: DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压,通过变化开关次数进行控制,从而得到与设定电压相同的输出电压.
PFM控制时,当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关,在下降到设定电压
前,DC/DC变换器不会进行任何操作.但如果输出电压下降到设定电压以下,DC/DC变换器会再次开始开关,使输出电压达到设定电压.PWM控制也是与频率同步进行开关,但是它会在达到升压设定值时,尽量减少流入线圈的电流,调整升压使其与设定电压保持一致.
与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小.因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率.PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单.
若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器.此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点.在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率.。
数控DC-DC变换器电流采样控制策略
第２ ４卷 第 ４期
２０ ０ ７年 ４ 月
机
电
工
程
Ｖｏ ． ４ ＮＯ． １２ ４
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＆ ＥＬ ＥＣＴＲＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＭＡＧＡＺＩ ＮＥ
Ａｐｒ ２ ０７ ． ０
数控 Ｄ ． Ｃ变换 器电流采样控制策略 ＣＤ
Ｄ，
定性 ， 已得 到广 泛的应 用 ， 而 由于它一 般采 用平 均 然 电流 控制法 来实 现 电路 的恒 流 控制 ， 到数 字 离 散 受 采样频 率 的限制 。当 电感 电流处 于 断续 状 态 时 ， 常 规 的平均 电流控 制方 法效果 较差 。 本 研究 针对 电流 断续 的情 况 ， 出 了一 种 开环 提
黄 晓波 ， 军伟 周
（ 山 供 电 局 ， 江 杭 州 ３ １０ ） 萧 浙 １２０
摘 要 ： 于 Ｆ ４ ７ Ｓ 基 ２ ０ Ａ Ｄ Ｐ控 制 系统 ， 出 了一 种在 电流 断 续 时采 用 开环 控 制 的 策略 ， 提 并针 对数 字
系统 离散 采 样的特 点 ， 据每 个 开 关 周期 的 占空 比 来调 整 相 应 的 电流采 样 点 ， 根 以保 证 电 流 采样 精
通过后 级 电路 输 出。数 控 Ｄ － Ｃ 因具 有 更 高 的 稳 ＣＤ
１ 电流 采 样 点 分 析
本 研究 以 Ｂ ｃ ｕ ｋ电路 为 例 进 行 分 析 ， 电路 拓 其
扑， 图 １ 如 所示 。通 过 对 流 过 电感 的 电流 进 行 采
样 ， 以实现 平均 电流 控制 。 可
控制 策 略 ， 通 过 采 样 变 换 器 两 端 电 压 来 实 时 计 即
DCDC变换器的设计方案
DC-DC变换器的设计方案一种模块化高效DC-DC变换器的开发与研制设计方案一、设计任务：设计一个将220VDC升高到600VDC 的DC-DC变换器。
在电阻负载下，要求如下：1、输入电压U=220VDC，输出电压u=600VDC。
2、输出额定电流|;:=2.5A，最大输出电流Iomax=3Ao3、当输入山在小范围内变化时，电压调整率SV W2%（在匕=2.5A时）。
4、当|<在小范围你变化时，负载调整率SI W5%（在||=220VDC时）。
5、要求该变换器的在满载时的效率n±90%o6、输出噪声纹波电压峰-峰值U t）pp<1V（在Ui=220VDC,u=600VDC,［（=2・5A条件下）。
7、要求该变换器具有过流保护功能，动作电流设定在3A o8、设计相关均流电路，实现多个模块之间的并联输出。
二、设计方案分析1、DC-DC升压变换器的整体设计方案主电路图1DC-DC变换器整体电路图如图1升压式DC-DC变换器整体电路所示，该DC/DC电压变换器由主电路、采样电路、控制电路、驱动电路组成；开关电源的主电路单元、样电路单元采、控制电路单元、驱动电路单元组成闭环控制系统，是相对输出电压的自动调整。
控制电路单元以SG3525为核心，精确控制驱动电路，改变驱动电路的驱动信号，达到稳压的目的。
2、DC-DC升压变换器主电路的工作原理DC-DC功率变换器的种类很多。
按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。
非隔离型的DC-DC变换器又可分为DC600V降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。
下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。
图2(a )DC-DC变换器主电路图2(b )DC-DC 变换器主电路图2(a )是升压式DC-DC 变换器的主电路，它主要由开关变换电路、高频变压电路、整流电路、输出滤波电路四大部分组成；图1(b )是用matlab 模拟主电路 DC220V出的升压式DC-DC变换器的主电路图。
dc-dc变换原理
dc-dc变换原理
DC-DC变换器是一种电子设备，用于将直流（DC）电压转换为另一种直流电压。
这种转换器在许多电子设备中都有广泛的应用，例如在电源适配器、电动汽车、太阳能系统和通信设备中都可以看到它们的身影。
DC-DC变换器的工作原理基于电感和电容的原理，通过精确控制开关管的导通和截止来实现输入电压到输出电压的变换。
DC-DC变换器的基本工作原理是利用电感和电容储存和释放能量，从而实现电压的升降。
当输入电压施加到变换器上时，开关管周期性地开关，这导致电感和电容中的能量储存和释放。
通过调整开关管的占空比和频率，可以实现对输出电压的精确控制。
在一个典型的升压型DC-DC变换器中，当开关管导通时，电流会通过电感和负载，从而储存能量。
当开关管截止时，电感中的储能会释放，从而提供给负载。
通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现输出电压的精确控制。
相比于线性稳压器，DC-DC变换器具有更高的效率和更小的体积。
这使得它们在需要高效能转换和对电源体积要求严格的场合中
得到广泛应用。
总之，DC-DC变换器是一种非常重要的电子设备，它通过精确控制电感和电容的能量储存和释放，实现了输入电压到输出电压的精确变换。
在现代电子设备中，它们的应用已经变得非常普遍，为我们的生活带来了诸多便利。
DC_DC变换器峰值电流控制与平均电流控制的分析与比较
式具有较高的增益带宽、跟踪误差小、动态特性 好、总谐波失真小、对噪声不敏感、适用于多种应 用场合等特点而被广泛应用。
参考文献 [1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计（修订 版）[M].北京：电子工业出版社，2005. [2]Robert Mammano. Switching Power Supply Topology: Voltage Mode vs. Current Mode [J]. U－ nitrode Corporation Design Note DN-62，1994. [3]杨汝.平均电流模式的控制电路设计[J]. 电力电 子技术，2002，36（4）：66-69. [4]陈慧宁.带片上电流感应技术的电流模式升压 DC-DC 变换器的研究与设计[D].成都:电子科技大 学，2006. [5]王颢雄，王斌，周丹，黄凯雄，崔景秀.Boost 升压 变换器平均电流控制模式的仿真[J]. 三峡大学学 报（自然科学版），2005，27（6）：514-517.
关 键 词 ：变换器；控制方式；峰值电流模式；平均电流模式
1 概述 DC-DC 变换器的控制方式分为电压模式和 电流模式两种，电流模式又分成峰值电流模式和 平均电流模式。电压型控制方式的基本原理是通 过误差放大器输出信号与锯齿波进行比较，产生 PWM 控制信号。电流型控制是指将误差放大器输 出信号与采样到的电感峰值电流进行比较，从而 对输出脉冲的占空比进行控制，使输出的电感峰 值电流跟随误差电压变化而变化。 2 峰值电流控制模式 在 DC-DC 变换器中，使用单一的电压反馈 控制环难以保证系统在受到扰动作用时，既有很 好的动态品质又不致造成系统失稳。为此，取输出 电压和电感电流两种反馈信号实现双环控制，这 就是电流控制模式。峰值电流控制 Boost 变换器 的原理如图 1 所示。 峰值电流控制作为电流型控制的一种实现 方式，采用双环控制。在双闭环控制系统中，分为 内环和外环，内环为电流反馈环，外环为电压反馈 环。 电压调节器和功率级组成了电压外环，电压 调节器由误差放大器和补偿网络组成，用于调节 输出电压。输出电压与参考电压 VREF 相比较，产生 一个误差信号，作为补偿网络的输入信号，补偿网 络的输出作为电流环的控制信号。电压外环控制 输出电压 Vo(t)，电流内环控制电感电流 iL(t)，电感 电流在电流内环中通过峰值电流调节器反馈，而 输出电压在电压外环中通过电压调节器反馈，电 压调节器通过改变控制量使输出电压与参考电压 相等，而电流调节器通过改变占空比使电感电流 与控制量相等。 对于峰值电流控制的 Boost 变换器说，当系 统工作在连续导电模式下，占空比 D 大于 50% 时，电流内环仍然存在着无条件的开环不稳定性， 这是峰值电流控制系统的缺点。图 2 是峰值电流 控制 Boost 变换器系统工作在连续导电模式下的 电感电流波形。加入斜坡补偿信号可以消除该不 稳定因素，如图 3 所示，在电压调节器输出 Ic 上 叠加一负斜率斜坡。 3 Boost 变换器平均电流控制设计 平均电流控制是在峰值电流控制的基础上 发展起来的，平均电流型控制是控制电感电流平 均值，因此对电流的控制更为精确，平均电流控制 Boost 变换器的原理如图 4 所示。 在图 4 中，UE2 为电感电流的控制编程电压 信号，US 代表有锯齿纹波分量的输出电感电流， 它们的差值经过放大器后，得到平均电流跟踪误 差信号 UE1，UE1 与三角波比较后，得到 PWM 脉冲
DC-DC工作方式PFM与PWM比较
DC-DC工作方式PFM与PWM比较DC-DC工作方式PFM与PWM比较 :PWM控制、PFM控制和PWM/PFM切换控制模式这三种控制方式各有各的优点与缺点: DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压,通过变化开关次数进行控制,从而得到与设定电压相同的输出电压.PFM控制时,当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关,在下降到设定电压前,DC/DC变换器不会进行任何操作.但如果输出电压下降到设定电压以下,DC/DC变换器会再次开始开关,使输出电压达到设定电压.PWM控制也是与频率同步进行开关,但是它会在达到升压设定值时,尽量减少流入线圈的电流,调整升压使其与设定电压保持一致.与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小.因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率.PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单.若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器.此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点.在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率.When you are old and grey and full of sleep,And nodding by the fire, take down this book,And slowly read, and dream of the soft lookYour eyes had once, and of their shadows deep;How many loved your moments of glad grace,And loved your beauty with love false or true,But one man loved the pilgrim soul in you,And loved the sorrows of your changing face;And bending down beside the glowing bars, Murmur, a little sadly, how love fledAnd paced upon the mountains overheadAnd hid his face amid a crowd of stars.The furthest distance in the worldIs not between life and deathBut when I stand in front of youYet you don't know thatI love you.The furthest distance in the worldIs not when I stand in front of youYet you can't see my loveBut when undoubtedly knowing the love from both Yet cannot be together.The furthest distance in the worldIs not being apart while being in loveBut when I plainly cannot resist the yearningYet pretending you have never been in my heart. The furthest distance in the worldIs not struggling against the tides But using one's indifferent heart To dig an uncrossable riverFor the one who loves you.。
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Buck变换器
Buck-Boost变换器：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
稳态下：
经过阶段I： 可得占空比d：
经过阶段II：
可得稳态下：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
局部放大：
经过阶段I：
可得占空比d： 经过阶段II：
ic IL0 m1DTs ic IL0 iˆL (0) m1(D dˆ)Ts
可得稳态下：
PC&C
稳态 波形 扰动后 波形
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
例：D=0.6时，不稳定运行
PC&C
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4.1 简介
2. 平均电流控制
Vg d
L
iL
＋
C
Rv
H(s)
－
Rs
PWM
vca 电流控 制器
vRs －＋ vcp
电压控 制器
vo
多个开关变换器并联运行时，可以采用单电压环，多电流内环的工作方 式，电压环向电流环提供相同的参考信号vcp ，实现并联均流的效果； 电流内环的引入扩展了系统输入电压的范围，允许输入电压有较大的交 流成分，减小了对输入滤波电容的依赖，提高了系统的性能；
改善开关调节系统的稳定性，电流环的控制对象为一阶积分环节，所以 电流环具有很好的稳定性，同时整个内环系统对外等效为一个恒流源特性， 对于外环电压环节亦可等效为一个单极点系统，因此电压控制环的相位裕 度大，提高了系统的稳定性。
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
PC&C
当 当
因此，稳定条件为：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
观察下面CCM下的电感电流波形：
PC&C
其中的电感电流斜率m1和-m2 Buck变换器：
Boost变换器：
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4.1 简介
PC&C
峰值电流控制特点：
动态特性简单可控，电感极点转移至高频段； 输出电压控制精度提高，具有大的相角裕度，无需采用超前 补偿网络； 必须采集半导体器件的电流信号，该信号还可作为过流保护 输入得到更好的控制性能； 通过对峰值电流的控制输入ic(t)的调节，便可限制开关器件的 最大峰值电流； 桥式、推挽式变换器中常见的变压器磁饱和问题得到解决； 具有对噪声敏感的缺点。
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PC&C
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
对电感电流进行扰动：
PC&C
稳态 波形
扰动后 波形
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4.1 简介
1. 峰值电流控制
在峰值电流控制中，器件峰值电流值 取代了占空比信号作为控制输入。
控制信号 开关电流
开关状态
导通
关断
时钟信号 开通器件
比较器信号 关断器件
Buck变换器
开关器 件电流
控制输入
比较器
触发器
峰值电流控制器
调节器
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
D=1/3时，系统稳定运行
PC&C
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
引入斜坡补偿消除次谐波振荡： Q1关断条件变为：
4.1 简介
PC&C
平均电流控制的特点：
该模式实际上就是我们常说的双环控制系统； 引入电流反馈，可以提高系统的稳态和动态性能。任何一种扰动，都会 形成同步的电感电流变化，这样就可以通过电流传感器使电流内环开始进 行调节，而无须像电压单环控制方式中等到输出电压发生变化才开始工作；
限制功率开关器件的最大电流值，在双环系统中，由电压控制器的输出 信号vcp提供最大电流的限制信号，限制功率开关管的最大电流或平均电流， 实现了过流保护；
－＋
Vref
在平均电流控制中，通常选取电感电流作为反馈信号，由于电感电流中含有大量的
纹波及开关谐波，通常采用串联电阻或霍尔电流传感器。
iL
vcp Rs
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第4章 DC/DC变换器的电流控制方式
PHale Waihona Puke &C4.1 简介 4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡 4.3 峰值电流控制下的一阶模型 4.4 峰值电流控制下的精确模型 4.5 DCM下的峰值电流控制 4.6 平均电流控制 4.7 小结
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