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升压式DC-DC开关电源的数字化软启动方法研究
1
作者 郭仲杰 李梦丽 +1 位作者 刘申 邱子忆 《电子器件》 CAS 北大核心 2023年第3期713-718,共6页
为了解决DC-DC开关电源启动过程的浪涌电流较大对开关电源造成损坏的问题,提出了一种用于升压式DC-DC开关电源的高效数字化软启动方法。该方法采用可编程数字化技术,通过复用衬底切换电路对输出电容预充电的方式,实现输出电流平稳上升,... 为了解决DC-DC开关电源启动过程的浪涌电流较大对开关电源造成损坏的问题,提出了一种用于升压式DC-DC开关电源的高效数字化软启动方法。该方法采用可编程数字化技术,通过复用衬底切换电路对输出电容预充电的方式,实现输出电流平稳上升,达到了开关电源的软启动效果,解决了DC-DC开关电源在启动时产生的浪涌电流和电压过冲问题。基于0.18μm BCD工艺完成了对所提出方法的物理实现与测试验证。测试表明在输入电压为3.7 V,输出电压为4.6 V,占空比为20%~80%时,软启动时间在PVT变化的情况下为210μs,输出电压平稳上升不会产生浪涌电流现象。通过理论分析与实验验证,表明该方法具有结构简单、稳定性强、功耗低、启动速度快的明显优势。 展开更多
关键词 DC-DC开关电源 软启动电路 浪涌电流 电压过冲 复用衬底切换
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宽负载范围高效率升压型DC/DC设计技术研究
2
作者 郭仲杰 李梦丽 +1 位作者 刘楠 邱子忆 《电力电子技术》 北大核心 2023年第7期125-129,140,共6页
为解决传统DC/DC开关电源在轻负载下的低转换效率问题,这里通过深入研究功率损耗的来源,采用过零检测技术和脉冲宽度调制(PWM)/跳周期调制(PSM)自动切换技术相结合方式。提升了不同负载下的转换效率。一方面通过过零检测技术在电感电流... 为解决传统DC/DC开关电源在轻负载下的低转换效率问题,这里通过深入研究功率损耗的来源,采用过零检测技术和脉冲宽度调制(PWM)/跳周期调制(PSM)自动切换技术相结合方式。提升了不同负载下的转换效率。一方面通过过零检测技术在电感电流下降到零时及时关断续流管,防止电流倒灌回电源造成能量损耗;另一方面在轻载时采用PSM跳过部分周期减小了工作频率,即减小了开关损耗和驱动损耗,提高了系统的转换效率,解决了DC/DC开关电源在轻载时效率低的问题。基于0.18μmBCD工艺完成了对所提出方法的物理实现与测试验证。测试表明在输入电压为3.7V,输出电压为4.6V时,系统可以实现PWM模式和PSM模式之间平稳切换,并且在电感电流过零时能及时关断续流管。在10~900mA整个全负载电流范围内,最高效率可达97%,最低效率高达92.22%。 展开更多
关键词 开关电源 过零检测 脉冲宽度调制 跳周期调制
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基于自适应占空比调整的Buck-Boost型DC-DC变换器瞬态响应增强方法
3
作者 郭仲杰 邱子忆 +2 位作者 李梦丽 卢沪 刘楠 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期979-987,共9页
针对传统脉冲宽度调制(PWM)峰值电流模的DC-DC变换器面临的瞬态响应能力有限的问题,提出了一种应用于Buck-Boost型变换器的瞬态响应增强方法,通过自适应时钟控制和DAC输出可变基准电压共同作用使得占空比迅速饱和,进一步提升了电感电流... 针对传统脉冲宽度调制(PWM)峰值电流模的DC-DC变换器面临的瞬态响应能力有限的问题,提出了一种应用于Buck-Boost型变换器的瞬态响应增强方法,通过自适应时钟控制和DAC输出可变基准电压共同作用使得占空比迅速饱和,进一步提升了电感电流转换速率,从而加速瞬态响应;同时针对传统的负载瞬态检测产生的固有延时以及无法应用于动态电压调节(DVS)的系统等诸多的问题,提出了一种基于占空比采样的快速瞬态检测方法,该方法检测精度高、速度快且受PVT的影响较小.基于0.18μm高压BCD工艺,对提出的方法进行了具体电路设计与版图寄生参数提取,仿真验证结果表明:时钟频率为1~2 MHz,负载电流在5 ns内从-20 mA快速步进至-620 mA的设计环境下,本文提出的瞬态增强方法使得负载瞬态响应的过冲/跌落电压降至33 mV/39 mV;过冲/跌落恢复时间降至5μs/12μs.相比于现有系统,减小了62%/56%的过冲/跌落电压;过冲/跌落恢复时间减小了92%/80%,为快速瞬态响应的PWM峰值电流模DC-DC提供了一定理论支撑. 展开更多
关键词 DC-DC变换器 瞬态响应 快速瞬态检测 自适应时钟控制
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电流模开关电源高精度电感电流采样方法研究
4
作者 郭仲杰 邱子忆 +1 位作者 曹喜涛 李梦丽 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期76-79,117,共5页
针对高精度峰值电流模控制的Buck-Boost型DC/DC开关电源,提出了一种利用功率管导通电阻对电感电流信息采样的高精度采样电路,解决了传统结构中受PVT影响使得采样增益漂移不稳定的问题,为避免浪涌电流对芯片造成的冲击而损坏芯片,在采样... 针对高精度峰值电流模控制的Buck-Boost型DC/DC开关电源,提出了一种利用功率管导通电阻对电感电流信息采样的高精度采样电路,解决了传统结构中受PVT影响使得采样增益漂移不稳定的问题,为避免浪涌电流对芯片造成的冲击而损坏芯片,在采样电路的基础上集成了限流保护电路,进而提高了芯片寿命与可靠性。基于0.18μm高压BCD工艺对提出的方法进行了具体电路设计与物理实现验证,测试结果表明:在输入电压2.9~4.5 V,温度-40~85℃条件下采样电流精度最高可达99.7%,误差最大仅相差2.5%,所设计的结构相较于传统方法受PVT的影响大幅降低。设计限流保护值为2.15 A,测试结果表明限流保护电路能够在电感电流为2.14 A时关断主开关管,误差仅为0.005%,避免了电感电流过大对芯片造成的冲击。该结构已在一款BuckBoost型开关电源中得到成功的应用。 展开更多
关键词 电源 电流采样 峰值电流模 限流保护
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