一种多模式四开关降压升压型DCDC转换器
一种提高四开关Buck-Boost电路环路响应能力的方法
蔡以力（１９９５—），男，硕士研究生，研究方向为电力电子变流技术。
徐玉珍（１９７５—），女，副教授，研究方向为电力电子变流技术等。
郑清良（１９８８—），男，硕士研究生，研究方向为电力电子变流技术。
基金项目：校科研启动基金（２０１９ ＪＪＦＤＫＹ ２４）一种提高四开关Ｂｕｃｋ Ｂｏｏｓｔ电路环路响应能力的方法蔡以力， 徐玉珍， 郑清良（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州 ３５０１０８）摘 要：常见的多模式控制的四开关Ｂｕｃｋ Ｂｏｏｓｔ变换器，均以Ｂｏｏｓｔ模式下的零极点作为设计补偿网络的主要依据，却忽略了其他工作模式下的动态响应性能，只能使系统在输入电压范围内具有良好的稳定性和动态响应的性能。
为改善系统整体的稳定性和动态响应速度，提出了一种新型模式切换补偿的控制策略。
用能量守恒法和开关元件的平均建模法对变换器系统进行建模，根据小信号模型推导出各种模式的开环传递函数，并设计补偿切换电路。
最后搭建仿真模型和实验电路进行研究，验证了所提补偿方式的可行性，提高了环路的响应能力。
关键词：四开关Ｂｕｃｋ Ｂｏｏｓｔ变换器；动态响应；模式切换；稳定性；补偿器中图分类号：ＴＭ４６ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５ ８１８８（２０２１）０１ ００３６ ０９ＤＯＩ：１０．１６６２８／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９５ ８１８８．２０２１．０１．００６ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＬｏｏｐＲｅｓｐｏｎｓｅＣａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆＦｏｕｒＳｗｉｔｃｈＢｕｃｋ ＢｏｏｓｔＣｉｒｃｕｉｔＣＡＩＹｉｌｉ， ＸＵＹｕｚｈｅｎ， ＺＨＥＮＧＱｉｎｇｌｉａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｏｍｍｏｎｆｏｕｒｓｗｉｔｃｈＢｕｃｋ Ｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗｉｔｈｍｕｌｔｉ ｍｏｄｅｃｏｎｔｒｏｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓａｓｉｎｇｌｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｐｏｌｅ ｚｅｒｏｐｏｉｎｔｉｎＢｏｏｓｔｍｏｄｅｉｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍａｉｎｂａｓｉｓｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ｂｕｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｏｔｈｅｒｏｐｅｒａｔｉｎｇｍｏｄｅｓｉｓｉｇｎｏｒｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｏｎｌｙｍａｋｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅｉｎｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｒａｎｇｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｅｗｍｏｄｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｍｏｄｅｌｅｄｂｙｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｏｐｅｎｌｏｏｐｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｏｄｅｓａｒｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｉｒｃｕｉｔｓａｒｅｂｕｉｌｔｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌｏｏｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｒｓｗｉｔｃｈＢｕｃｋ Ｂｏｏｓｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｍｏｄｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ０ 引 言随着通信技术的迅速发展，通信产品日趋绿色化、小型化。
双向DCDC变换器的研究
双向DCDC变换器的研究一、本文概述随着能源科技的不断进步和可再生能源的日益普及，电力电子技术在能源转换和管理中发挥着越来越重要的作用。
双向DC-DC变换器作为一种重要的电力电子设备，具有在宽范围内调节电压、实现能量的双向流动以及高效率的能量转换等特点，因此在电动汽车、储能系统、微电网等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对双向DC-DC变换器进行深入研究，分析其工作原理、拓扑结构、控制策略以及优化方法，以期为该领域的发展提供理论支持和实践指导。
本文将介绍双向DC-DC变换器的基本概念和分类，阐述其在不同应用场景中的重要作用。
接着，将重点分析几种典型的双向DC-DC变换器拓扑结构，包括其工作原理、性能特点以及适用场景。
在此基础上，本文将探讨双向DC-DC变换器的控制策略，包括传统的控制方法和现代的控制算法，分析各自的优缺点，并提出改进和优化方法。
本文还将关注双向DC-DC变换器的效率优化问题，研究如何通过降低损耗、提高转换效率来实现更高效的能量转换。
还将探讨双向DC-DC 变换器在实际应用中面临的挑战和问题，如电磁干扰、热管理、可靠性等，并提出相应的解决方案。
本文将总结双向DC-DC变换器的研究现状和发展趋势，展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，期望能够为双向DC-DC变换器的设计、优化和应用提供有益的参考和启示。
二、双向DCDC变换器的基本原理与结构双向DC-DC变换器，又称为双向直流转换器或可逆DC-DC变换器，是一种特殊的电力电子装置，它能够在两个方向上进行电压和电流的转换。
这种转换器不仅可以像传统的DC-DC变换器那样将一个直流电压转换为另一个直流电压，而且还可以在两个方向上进行这种转换，即既可以实现升压也可以实现降压。
双向DC-DC变换器的基本原理基于电力电子转换技术，主要利用开关管和相应的控制策略，实现电源和负载之间的能量转换。
其核心部分包括开关管、滤波器、变压器以及相应的控制电路。
开关直流降压电源(BUCK)设计
开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来，随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，利用MOSFET 管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：直流，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。
1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。
1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。
2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。
3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。
3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。
一文读懂开关电源(DC-DC)的原理介绍
一文读懂开关电源（DC/DC）的原理介绍DC/DC电源指的是直流转直流的电路，有升压降压两种电路，按理来说，LDO也是DCDC电源，但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。
一、DC/DC基本拓扑一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。
稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。
1、BUCK降压型当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通，忽略MOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感正向伏秒为：VxTon=（Vin-V o）xTon当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管压降），给输出负载供电，此时电感电流下降，此时电感反向伏秒为：VxToff=V ox（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：（Vin-V o）xTon=V ox（Ts-Ton）即V o=DxVin （D为占空比）2、BOOST升压型和BUCK电路类似的分析方法，当MOS管导通时，电感的正向伏秒为：VinxTon；当MOS管截至时，电感的反向伏秒为：（V o- Vin）x（Ts-Ton）根据电感电压伏秒平衡定律可得：VinxTon=（V o- Vin）x（Ts-Ton）即V o=Vin/（1-D）3、同步整流技术由于二极管导通时至少存在0.3V的压降，因此续流二极管D 所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗，从而严重限制了效率的提高。
为解决该问题，以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。
然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管，要保证两个MOS管不能同时导通，负责将会发生短路。
二、DC/DC电源调制方式DC/DC电源属于斩波类型，即按照一定的调制方式，不断地导通和关断高速开关，通过控制开关通断的占空比，可以实现直流电源电平的转换。
dcdc转换器符号
dcdc转换器符号
摘要：
1.DC/DC转换器的概念与作用
2.DC/DC转换器的符号表示
3.DC/DC转换器的基本原理
4.DC/DC转换器的类型与应用
正文：
DC/DC转换器，即直流/直流转换器，是一种将直流电压转换为另一直流电压的电子设备。
它在电子设备中具有广泛的应用，如电源系统、通信设备、计算机硬件等。
通过DC/DC转换器，可以为电子设备提供稳定的电压，保证其正常工作。
DC/DC转换器符号表示主要采用图形符号和文字符号两种方式。
图形符号是一个简化的电路图，用箭头表示电压的转换过程。
箭头的方向表示电压的升高或降低。
文字符号则是用字母和数字表示转换器的输入电压、输出电压和电流等参数。
例如，一个名为“B12V”的DC/DC转换器，表示其输入电压为12V，输出电压为5V。
DC/DC转换器的基本原理是利用开关器件（如晶体管、场效应管等）控制输入电压的导通与截止，从而实现输出电压的升降。
在转换过程中，通过改变开关器件的占空比，可以调整输出电压的大小。
根据开关器件的工作方式不同，DC/DC转换器可分为脉冲宽度调制（PWM）型、电压模式控制（VMC）型和电流模式控制（CMC）型等。
DC/DC转换器有多种类型，可根据输出电压、电流、效率、封装形式等参数进行分类。
常见的DC/DC转换器类型有降压型、升压型、升降压型和反相型等。
其中，降压型DC/DC转换器主要用于为低电压设备提供稳定的电源，升压型DC/DC转换器主要用于为高电压设备提供稳定的电源，升降压型
DC/DC转换器则可以在一定范围内调整输出电压，反相型DC/DC转换器则用于改变电压的极性。
一种基于GaN器件大功率双向DCDC变换器
第44卷第1期电子器件Vol. 44 No. 1Feb. 20212021年2月Chinese Journal of ElccLmn DevicesA High-Power Bidirectional DC/DC Converter Based on GaN Devices "LIU Xiaoyue 卒，BAI Shangwei ，CHEN Rui(College of Electrical Engineering , North China University of Science and Technology , Tangshan Hebei 063200, China)Abstract ：This paper introduces a new high-power bidirecLional isolaLed DC/DC converLer. The DC/DC converLeruses power switching devices based on gallium nitride ( GaN ). The topology of 10 kW GaN high-power DC/DCconverLer is optimized , parameterized and analyzed , and its effectiveness is verified by simulation. It consists of two single-phase full bridge circuits , two input and output inductors and a high frequency transformer. The high-frequency transformer plays a vital role in realizing the galvanic isolation between the two full-bridge converters. The MATLABsimulation software is used to model the 10 kW converLer. MATLAB simulation results verify that the performance of the converter is suitable for high power applications and can achieve zero voltage turn-on ( ZVS ) and zero currentturn-off ( ZCS ) under light load conditions. And a 7 kW experimental prototype designed verify the effectiveness of thedesigned topology.Key words : bidirectional DC/DC converter ； soft switching ； high power ； electrical isolation ； GaN deviceEEACC ：1290B ；2560P doi ：10 ・3969/j ・issn ・ 1005-9490・2021 ・01・009一种基于GaN 器件大功率双向DC/DC 变换器*刘晓悦"，白尚维，陈瑞(华北理工大学电气工程学院，河北唐山063000)摘 要：本文介绍了一种新的高功率双向隔离式DC/DC 变换器。
SMPS选择和测试要领的分析
SMPS选择和测试要领的分析在现代电子产品中，开关电源（SMPS）被普遍选择用为来提供各种不同的直流电源，因它对于提高DC-DC电源转换系统的效率和可靠性是必不可少。
然而在这设计和应用过程中对于了解与掌握高效率SMPS的选择和测试要领很为重要，为此本文将对SMPS的选择和测试要领作分析说明。
1、选择SMPS基本要领1.1从开关电源(SMPS)系统基本特征说起大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源系统，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。
典型SMPS的电能“信号通路”包括无源器件、有源器件和磁性元件。
SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。
SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调节器、脉频调节器以及反馈环路等组成部分。
控制部分可能有自己的电源。
图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。
绝大部分的电气直流负载由标准电源供电。
但是，标准电源的电压可能不符合微处理器、电机、LED或其他负载的电压要求，尤其当标准电源本身的输出电压并不稳定时。
电池供电设备就是一个最好的例子：标准的Li+电池或NiMH电池组的典型电压对于大多数应用而言，不是过高就是过低，或者随着放电过程电压下降的过多。
1.2选择要领拓扑结构很多有通用性幸运的是，SMPS的通用性帮我们解决了这一难题，它将标准电源电压转换成合适的、符合规定的电源电压。
SMPS拓扑结构有很多，但可以划分为几种基本的类型，不同类型的转换器可以对输入电压实现升压、降压、反转以及升／降压变换。
与线性稳压器只能对输入电压进行降压不同的是，可以选择不同拓扑的SMPS来满足任何输出电压的需求，这也正是SMPS极具吸引力的原因。
如上所述，根据电路拓扑的不同，SMPS可以将(DC-DC)直流输入电压转换成不同的直流输出电压。
实际应用中存在多种拓扑结构，比较常见有三种非隔离式DC-DC拓扑结构，按照功能划分为：降压(buck 图2a所示)、升压(boost图2b所示)、升／降压(buck-boost或反转图2c所示)。
dcdc 原理
dcdc 原理DC-DC转换器原理一、什么是DC-DC转换器？DC-DC转换器是一种电子元件，其作用是将直流电压（如12V）转换为另一种直流电压（如5V）。
它被广泛应用于各种电子设备中，例如手机、笔记本电脑、汽车电子设备等。
其中最常见的两种类型为降压型（Buck）和升压型（Boost），分别可以将输入电压降低或提高到所需的输出电压。
二、为什么需要DC-DC转换器？在许多电子设备中，需要使用不同的工作电压。
例如，在手机中，CPU需要3.3V的供应电压，但通信模块需要2.8V的供应电压。
如果使用一个固定的输入电源来提供所有这些不同的工作电压，那么这个输入电源必须能够提供最高工作电压，并且会浪费很多能量。
因此，使用一个可调节输出的 DC-DC转换器可以更有效地利用能量，并且使得整个系统更加灵活。
三、降压型（Buck） DC-DC转换器原理1. 基本原理降压型 DC-DC 转换器通过周期性切断输入直流源来实现输出电压的降低。
转换器包括一个开关管、一个输出电感和一个输出电容。
当开关管导通时，输入直流源的电能被存储在电感中。
当开关管关闭时，电感中的磁场会产生反向电势，将存储的能量传递给输出负载。
2. 工作原理在降压型 DC-DC 转换器中，开关管周期性地切换导通和断开状态。
当开关管导通时，输入直流源的正极连接到输出负载，并且输出电容开始充电。
在这个阶段，输入直流源通过开关管向输出负载提供能量。
当开关管关闭时，输入直流源断开与输出负载的连接，并且反向电势在输出端产生。
此时，输出电容将释放其存储的能量，并向负载提供所需的能量。
这个过程一直重复进行，在每个周期内，输出端都会得到一定数量的能量。
3. 具体实现降压型 DC-DC 转换器通常由以下几个部分组成：（1）PWM控制器：用于控制开关管的导通和断开状态。
（2）MOSFET（或IGBT）：用于实现开关功能。
（3）输入滤波器：用于消除输入信号中的高频噪声。
（4）输出电感：用于存储和传递能量。
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万方数据
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一种多模式四开关降压-升压型DC-DC转换器
作者：王朗圆， 吴晓波， WANG Langyuan， WU Xiaobo
作者单位：浙江大学,超大规模集成电路设计研究所,杭州,310027
刊名：
微电子学
英文刊名：MICROELECTRONICS
年，卷(期)：2009，39(3)
被引用次数：0次
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4.徐峰.常遇春.田小建 PWM/PFM混合控制DC-DC变换器芯片的设计[期刊论文]-微电子学 2006(05)
5.罗萍.李强.熊富贵 新型开关电源的关键技术[期刊论文]-微电子学 2005(01)
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授权使用：燕山大学(ysdx)，授权号：9ba0d661-6a38-4ea2-a4fe-9ea100b27bbc
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