一種改進型無低頻波動Boost變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及到一種改進型無低頻波動Boost變換器，包括改進型Boost變換器和PT控制電路。所述改進型Boost變換器是由傳統Boost變換器拓撲演變而來，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、無極性電容C0的一端和二極管D1的陽極互相連接；電感L2的另一端、無極性電容C0的另一端和二極管D2的陽極互相連接；二極管D1和D2的陰極、輸出濾波電容C正極和負載R的一端互相連接；直流電源E的負極、MOS管Q的源極、輸出濾波電容C負極和負載R的另一端互相連接；所述PT控制電路是由比較器、D觸發器、與門1#、與門2#、或門和驅動電路依次相連組成。所述的改進型Boost變換器運行在電感電流連續導電模式時能消除輸出電壓的低頻波動。
【專利說明】
一種改進型無低頻波動Boost變換器
技術領域：
[0001] 本實用新型涉及一種改進型無低頻波動Boost變換器，屬于升壓DC/DC變換器領 域。
【背景技術】：
[0002] 脈沖序列(PT)控制是針對以線性控制理論為基礎的脈沖寬度調制(PWM)開關變換 器存在瞬時響應慢的固有缺陷而提出的一種開關變換器控制方法。PT控制是一種新型的非 線性離散控制方法，通過調整兩組預先設定的脈沖組合來調整輸出電壓，具有電路實現簡 單，控制環路不需要補償網絡，對輸入和負載的變化具有快速的動態響應速度，非常適用于 對可靠性要求較高的開關電源控制系統。
[0003] PT控制是針對電感電流斷續導電模式(DCM)開關變換器提出來的一種控制方法， 它本質上是開關變換器的輸入能量控制。在一個開關周期內，開關變換器的電感儲能為零， 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變換器輸入的能量，使輸出電壓下 降。開關變換器穩態工作時，高功率控制脈沖和低功率控制脈沖的組合形成一個脈沖序列 循環周期，在該脈沖循環周期內輸入能量和輸出能量達到動態平衡，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導電模式(CCM)時，在一個開關周期內， Boost變換器的電感儲能不再為零，輸出電壓變化量不再直接與控制脈沖相關。對于PT控制 CCM Boost變換器，高功率控制脈沖作用時，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，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節的滯后性和由此引起的輸出電壓的低頻波動現象。
[0004] 針對以上PT控制CCM Boost變換器存在的低頻波動現象，本實用新型提出一種改 進型無低頻波動Boost變換器，解決此問題。

【發明內容】
：
[0005] 本實用新型是針對上述低頻波動問題，提出一種可消除低頻波動的改進型Boost 變換器。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:本實用新型由改進型Boost變 換器和PT控制電路組成;所述改進型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL 2、二極管Di 和〇2、無極性電容CQ、輸出濾波電容C和負載R;其特征在于，所述的改進型Boost變換器是由 傳統Boost變換器拓撲演變而來，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、無極性電容Co的一端和二極管0:的陽極互相連接；電感L2的 另一端、無極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波 電容C正極和負載R的一端互相連接;直流電源E的負極、M0S管Q的源極、輸出濾波電容C負極 和負載R的另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅動信號;輸出電壓的正端接PT控 制器中比較器負端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發器、與門1#、與門2#、或門和驅動電 路依次相連組成。所述的無極性電容Co為陶瓷電容或薄膜電容。
[0006] 本實用新型原理：當高功率脈沖作用時，本實用新型Boost變換器所增加的支路可 以額外傳遞能量，使得本實用新型Boost變換器可比傳統Boost變換器傳遞更多的能量，如 圖6所示；當低功率脈沖作用時，本實用新型Boost變換器中所增加的支路正向儲存能量釋 放完畢后，將反向儲存能量，也即是分擔一部分電感L的能量，從而抑制向負載傳遞能量，使 得本實用新型Boost變換器可比傳統Boost變換器傳遞更少的能量，如圖7所示。本實用新型 很大程度上提高了Boost變換器的動態響應速度，有效的抑制了輸出電壓低頻振蕩現象。本 實用新型采用PT控制技術，占空比固定，魯棒性好，抗干擾能力強，輸出電壓紋波小。可適用 于開關電源等對電路性能要求比較嚴格的場合。
[0007] 本實用新型有益效果:消除了PT控制Boost變換器運行在CCM模式時存在的低頻波 動現象。
【附圖說明】
：
[0008] 圖1為一種改進型無低頻波動Boost變換器原理圖。
[0009] 圖2為PT控制傳統Boost變換器在負載R為3.0 Ω時的仿真波形。
[0010]圖3為PT控制改進型Boost變換器在負載R為3.0 Ω時的仿真波形。
[0011]圖4為PT控制傳統Boost變換器在負載R為5.0 Ω時的仿真波形。
[0012]圖5為PT控制改進型Boost變換器在負載R為5.0 Ω時的仿真波形。
[0013]圖6為PT控制改進型Boost變換器在高功率脈沖作用時能量傳遞示意圖。
[0014]圖7為PT控制改進型Boost變換器在低功率脈沖作用時能量傳遞示意圖。
【具體實施方式】：
[0015] 下面結合附圖和實施例對本實用新型技術方案進行詳細說明。
[0016] 圖1為一種改進型無低頻波動Boost變換器原理圖，由改進型Boost變換器和PT控 制電路組成。所述改進型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL 2、二極管DjPD2、無極 性電容Co、輸出濾波電容C和負載R;其特征在于，所述的改進型Boost變換器是由傳統Boost 變換器拓撲演變而來，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、無極性電容Co的一端和二極管0:的陽極互相連接;電感。的另一端、無 極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波電容C正極 和負載R的一端互相連接;直流電源E的負極、M0S管Q的源極、輸出濾波電容C負極和負載R的 另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅動信號;輸出電壓的正端接PT控制器中比 較器負端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發器、與門1#、與門2#、或門、驅動電路依次相連 組成;所述的無極性電容Co為陶瓷電容或薄膜電容。
[0017] 本實用新型采用表1中的電路參數進行仿真，圖2、4分別為PT控制傳統Boost變換 器在負載電阻為3.0 Ω和5.0 Ω時輸出電壓v。、負載電流I。及控制脈沖vcs時域仿真波形；圖 3、5分別為PT控制改進型Boost變換器在負載電阻為3.0 Ω和5.0 Ω時輸出電壓v。、負載電流 I。及控制脈沖vcs時域仿真波形。從圖3、5可以看出這種改進型無低頻波動Boost變換器消除 了輸出電壓低頻波動。
[0018] 表1變換器仿真參數
【主權項】
1. 一種基于脈沖序列控制的改進型無低頻波動Boost變換器，由改進型Boost變換器和 PT控制電路組成;所述改進型Boost變換器包括電源E、M0S管Q、電感LjPL2、二極管DjPD2、 無極性電容Co、輸出濾波電容C和負載R;其特征在于，所述的改進型Boos t變換器是由傳統 Boost變換器拓撲演變而來，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、無極性電容Co的一端和二極管0:的陽極互相連接；電感L2的另一 端、無極性電容Co的另一端和二極管D 2的陽極互相連接;二極管DjPD2陰極、輸出濾波電容C 正極和負載R的一端互相連接;直流電源E的負極、M0S管的源極、輸出濾波電容C負極和負載 R的另一端互相連接;M0S管Q柵極接PT控制電路的驅動信號;輸出電壓的正端接PT控制器中 比較器負端;所述PT控制電路是由比較器、D觸發器、與門1#、與門2#、或門和驅動電路依次 相連組成。2. 根據權利要求1中所述的改進型Boost變換器，其特征在于，所述的無極性電容Co為陶 瓷電容或薄膜電容。
【文檔編號】H02M1/14GK205725453SQ201620503904
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】徐瑞東, 張勇, 王龍, 周建勇
【申請人】中國礦業大學