一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及到一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器，包括改進(jìn)型Boost變換器和PT控制電路。所述改進(jìn)型Boost變換器是由傳統(tǒng)Boost變換器拓?fù)溲葑兌鴣?lái)，直流電源E的正極和電感L1以及電感L2的一端互相連接；電感L1的另一端、MOS管Q的漏極、無(wú)極性電容C0的一端和二極管D1的陽(yáng)極互相連接；電感L2的另一端、無(wú)極性電容C0的另一端和二極管D2的陽(yáng)極互相連接；二極管D1和D2的陰極、輸出濾波電容C正極和負(fù)載R的一端互相連接；直流電源E的負(fù)極、MOS管Q的源極、輸出濾波電容C負(fù)極和負(fù)載R的另一端互相連接；所述PT控制電路是由比較器、D觸發(fā)器、與門1#、與門2#、或門和驅(qū)動(dòng)電路依次相連組成。所述的改進(jìn)型Boost變換器運(yùn)行在電感電流連續(xù)導(dǎo)電模式時(shí)能消除輸出電壓的低頻波動(dòng)。
【專利說(shuō)明】
一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器，屬于升壓DC/DC變換器領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 脈沖序列(PT)控制是針對(duì)以線性控制理論為基礎(chǔ)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)開關(guān)變換 器存在瞬時(shí)響應(yīng)慢的固有缺陷而提出的一種開關(guān)變換器控制方法。PT控制是一種新型的非 線性離散控制方法，通過(guò)調(diào)整兩組預(yù)先設(shè)定的脈沖組合來(lái)調(diào)整輸出電壓，具有電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn) 單，控制環(huán)路不需要補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，對(duì)輸入和負(fù)載的變化具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，非常適用于 對(duì)可靠性要求較高的開關(guān)電源控制系統(tǒng)。
[0003] PT控制是針對(duì)電感電流斷續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)開關(guān)變換器提出來(lái)的一種控制方法， 它本質(zhì)上是開關(guān)變換器的輸入能量控制。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，開關(guān)變換器的電感儲(chǔ)能為零， 輸入能量全部傳遞到輸出端。PT控制選擇高功率控制脈沖以向開關(guān)變換器輸入更多的能 量，使輸出電壓上升;選擇低功率控制脈沖以減小向開關(guān)變換器輸入的能量，使輸出電壓下 降。開關(guān)變換器穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，高功率控制脈沖和低功率控制脈沖的組合形成一個(gè)脈沖序列 循環(huán)周期，在該脈沖循環(huán)周期內(nèi)輸入能量和輸出能量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而維持輸出電壓的 恒定。在PT控制Boost變換器工作于電感電流連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)時(shí)，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)， Boost變換器的電感儲(chǔ)能不再為零，輸出電壓變化量不再直接與控制脈沖相關(guān)。對(duì)于PT控制 CCM Boost變換器，高功率控制脈沖作用時(shí)，電感電流上升，但不能保證輸出電壓立即上升； 同樣地，低功率控制脈沖作用時(shí)，電感電流下降，但不能保證輸出電壓立即下降。因此，PT控 制CCM Boost變換器存在輸出電壓調(diào)節(jié)的滯后性和由此引起的輸出電壓的低頻波動(dòng)現(xiàn)象。
[0004] 針對(duì)以上PT控制CCM Boost變換器存在的低頻波動(dòng)現(xiàn)象，本實(shí)用新型提出一種改 進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器，解決此問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本實(shí)用新型是針對(duì)上述低頻波動(dòng)問(wèn)題，提出一種可消除低頻波動(dòng)的改進(jìn)型Boost 變換器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:本實(shí)用新型由改進(jìn)型Boost變 換器和PT控制電路組成;所述改進(jìn)型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL 2、二極管Di 和〇2、無(wú)極性電容CQ、輸出濾波電容C和負(fù)載R;其特征在于，所述的改進(jìn)型Boost變換器是由 傳統(tǒng)Boost變換器拓?fù)溲葑兌鴣?lái)，直流電源E的正極和電感U以及電感1^ 2的一端互相連接;電 感1^的另一端、M0S管Q的漏極、無(wú)極性電容Co的一端和二極管0:的陽(yáng)極互相連接；電感L2的 另一端、無(wú)極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽(yáng)極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波 電容C正極和負(fù)載R的一端互相連接;直流電源E的負(fù)極、M0S管Q的源極、輸出濾波電容C負(fù)極 和負(fù)載R的另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào);輸出電壓的正端接PT控 制器中比較器負(fù)端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發(fā)器、與門1#、與門2#、或門和驅(qū)動(dòng)電 路依次相連組成。所述的無(wú)極性電容Co為陶瓷電容或薄膜電容。
[0006] 本實(shí)用新型原理：當(dāng)高功率脈沖作用時(shí)，本實(shí)用新型Boost變換器所增加的支路可 以額外傳遞能量，使得本實(shí)用新型Boost變換器可比傳統(tǒng)Boost變換器傳遞更多的能量，如 圖6所示；當(dāng)?shù)凸β拭}沖作用時(shí)，本實(shí)用新型Boost變換器中所增加的支路正向儲(chǔ)存能量釋 放完畢后，將反向儲(chǔ)存能量，也即是分擔(dān)一部分電感L的能量，從而抑制向負(fù)載傳遞能量，使 得本實(shí)用新型Boost變換器可比傳統(tǒng)Boost變換器傳遞更少的能量，如圖7所示。本實(shí)用新型 很大程度上提高了Boost變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，有效的抑制了輸出電壓低頻振蕩現(xiàn)象。本 實(shí)用新型采用PT控制技術(shù)，占空比固定，魯棒性好，抗干擾能力強(qiáng)，輸出電壓紋波小。可適用 于開關(guān)電源等對(duì)電路性能要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合。
[0007] 本實(shí)用新型有益效果:消除了PT控制Boost變換器運(yùn)行在CCM模式時(shí)存在的低頻波 動(dòng)現(xiàn)象。
【附圖說(shuō)明】
：
[0008] 圖1為一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器原理圖。
[0009] 圖2為PT控制傳統(tǒng)Boost變換器在負(fù)載R為3.0 Ω時(shí)的仿真波形。
[0010]圖3為PT控制改進(jìn)型Boost變換器在負(fù)載R為3.0 Ω時(shí)的仿真波形。
[0011]圖4為PT控制傳統(tǒng)Boost變換器在負(fù)載R為5.0 Ω時(shí)的仿真波形。
[0012]圖5為PT控制改進(jìn)型Boost變換器在負(fù)載R為5.0 Ω時(shí)的仿真波形。
[0013]圖6為PT控制改進(jìn)型Boost變換器在高功率脈沖作用時(shí)能量傳遞示意圖。
[0014]圖7為PT控制改進(jìn)型Boost變換器在低功率脈沖作用時(shí)能量傳遞示意圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 圖1為一種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器原理圖，由改進(jìn)型Boost變換器和PT控 制電路組成。所述改進(jìn)型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL 2、二極管DjPD2、無(wú)極 性電容Co、輸出濾波電容C和負(fù)載R;其特征在于，所述的改進(jìn)型Boost變換器是由傳統(tǒng)Boost 變換器拓?fù)溲葑兌鴣?lái)，直流電源E的正極和電感U以及電感1^2的一端互相連接；電感U的另 一端、M0S管Q的漏極、無(wú)極性電容Co的一端和二極管0:的陽(yáng)極互相連接;電感。的另一端、無(wú) 極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽(yáng)極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波電容C正極 和負(fù)載R的一端互相連接;直流電源E的負(fù)極、M0S管Q的源極、輸出濾波電容C負(fù)極和負(fù)載R的 另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào);輸出電壓的正端接PT控制器中比 較器負(fù)端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發(fā)器、與門1#、與門2#、或門、驅(qū)動(dòng)電路依次相連 組成;所述的無(wú)極性電容Co為陶瓷電容或薄膜電容。
[0017] 本實(shí)用新型采用表1中的電路參數(shù)進(jìn)行仿真，圖2、4分別為PT控制傳統(tǒng)Boost變換 器在負(fù)載電阻為3.0 Ω和5.0 Ω時(shí)輸出電壓v。、負(fù)載電流I。及控制脈沖vcs時(shí)域仿真波形；圖 3、5分別為PT控制改進(jìn)型Boost變換器在負(fù)載電阻為3.0 Ω和5.0 Ω時(shí)輸出電壓v。、負(fù)載電流 I。及控制脈沖vcs時(shí)域仿真波形。從圖3、5可以看出這種改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器消除 了輸出電壓低頻波動(dòng)。
[0018] 表1變換器仿真參數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于脈沖序列控制的改進(jìn)型無(wú)低頻波動(dòng)Boost變換器，由改進(jìn)型Boost變換器和 PT控制電路組成;所述改進(jìn)型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL2、二極管DjPD2、 無(wú)極性電容Co、輸出濾波電容C和負(fù)載R;其特征在于，所述的改進(jìn)型Boos t變換器是由傳統(tǒng) Boost變換器拓?fù)溲葑兌鴣?lái)，直流電源E的正極和電感U以及電感1^2的一端互相連接;電感U 的另一端、M0S管Q的漏極、無(wú)極性電容Co的一端和二極管0:的陽(yáng)極互相連接；電感L2的另一 端、無(wú)極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽(yáng)極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波電容C 正極和負(fù)載R的一端互相連接;直流電源E的負(fù)極、M0S管的源極、輸出濾波電容C負(fù)極和負(fù)載 R的另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào);輸出電壓的正端接PT控制器中 比較器負(fù)端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發(fā)器、與門1#、與門2#、或門和驅(qū)動(dòng)電路依次 相連組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的改進(jìn)型Boost變換器，其特征在于，所述的無(wú)極性電容Co為陶 瓷電容或薄膜電容。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK205725453SQ201620503904
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】徐瑞東, 張勇, 王龍, 周建勇
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)