現(xiàn)代集成DC-DC變換器的高效率控制技術(shù)研究.pdf

1、DC-DC變換器在電子設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛，在全社會(huì)呼吁節(jié)能環(huán)保的21世紀(jì)，提高它們的轉(zhuǎn)換效率以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高能效顯得至關(guān)重要。
　　 在DC-DC交換器中，主要存在三方面的功率損耗：導(dǎo)通損耗、靜態(tài)損耗和動(dòng)態(tài)損耗(包括開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)損耗和交越損耗)。在不同的DC-DC變換器應(yīng)用中，各種功率損耗對(duì)轉(zhuǎn)換效率影響不同，應(yīng)采取不同的高效控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)化。
　　 導(dǎo)通損耗在大電流、負(fù)載固定的應(yīng)用場(chǎng)合中影響最大，如固態(tài)LED照明

2、領(lǐng)域。本文結(jié)合基于脈沖電平調(diào)制的平均電流檢測(cè)方法在降低導(dǎo)通損耗方面的優(yōu)勢(shì)，提出一種實(shí)現(xiàn)高效率高精度浮動(dòng)Buck LED驅(qū)動(dòng)器的控制方法。該方法采用自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間控制實(shí)現(xiàn)變換器的準(zhǔn)恒定頻率工作；同時(shí)采用低損耗電流檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)LED電流的高精度控制。針對(duì)LED照明的數(shù)字調(diào)光需要，提出基于數(shù)字方式的靜態(tài)模擬存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)LED關(guān)斷時(shí)模擬控制信號(hào)的長(zhǎng)時(shí)間高精度存儲(chǔ)。該技術(shù)可以擴(kuò)展應(yīng)用到一般的電子設(shè)備中，滿足系統(tǒng)在待機(jī)或出錯(cuò)關(guān)斷狀態(tài)時(shí)的信息存儲(chǔ)需

3、求。
　　 降低靜態(tài)損耗和開關(guān)管驅(qū)動(dòng)損耗在低電壓且輸入輸出多變的應(yīng)用中意義重大，多模式控制和多變換模式控制可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。對(duì)于多模式控制，本文以峰值電流模式控制為例，實(shí)現(xiàn)了高效率PWM/Burst雙模式控制Buck變換器設(shè)計(jì)。對(duì)于多變換模式控制，提出恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的三段式單電感四開關(guān)Buck-Boost變換器控制方法，使Buck-Boost變換器在輸入輸出條件變化時(shí)都能實(shí)現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率。針對(duì)傳統(tǒng)恒定導(dǎo)通時(shí)間控制的工作頻率變

4、化范圍大的問題，提出自適應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制方法，實(shí)現(xiàn)變換器的準(zhǔn)恒定頻率工作。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述控制方法，提出無ESR紋波采樣方法，省去ESR引起的導(dǎo)通損耗，提高了變換器的轉(zhuǎn)換效率。
　　 降低動(dòng)態(tài)損耗是高壓(大于100V)應(yīng)用場(chǎng)合的首要目標(biāo)，采用“軟開關(guān)”技術(shù)和多模式控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。本文針對(duì)反激式變換器提出準(zhǔn)諧振多模式控制方法，以實(shí)現(xiàn)全負(fù)載段的高效率，并特別利用集成技術(shù)優(yōu)化控制器在變換器輕載條件下的靜態(tài)功耗，以降低變換器的待機(jī)功耗