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同步降压转换器中开关节点振铃的控制

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简介：
本文探讨了在同步降压转换器中的开关节点振铃现象，并提出了一种有效的控制策略以减少其对系统性能的影响。 随着电源效率变得越来越重要，我们必须提高开关速度以减少损耗。然而，在提高了开关速度之后，我们还需要考虑一些问题，例如电磁干扰（EMI）会随之增加等等。

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  • 同步降压转换器中开关节点振铃的控制
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    本文探讨了在同步降压转换器中的开关节点振铃现象，并提出了一种有效的控制策略以减少其对系统性能的影响。 随着电源效率变得越来越重要，我们必须提高开关速度以减少损耗。然而，在提高了开关速度之后，我们还需要考虑一些问题，例如电磁干扰（EMI）会随之增加等等。
     
  • 高频同步降压转换器TPS6208
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    TPS6208是一款高性能、高效率的高频同步降压转换器，专为移动设备和嵌入式系统设计，提供稳定的电源管理解决方案。 TPS6208系列高频同步降压转换器是德州仪器（Texas Instruments）公司推出的一款高性能的电源管理芯片，它被广泛应用于电池供电的便携式设备和系统电源轨电压转换中。该系列产品包括多种型号如TPS62080、TPS62080A、TPS62081及TPS62082等，在参数上略有不同以适应各种应用需求。 DCS-ControlTM架构是这款系列的重要特点，它确保了在负载变化时输出电压的稳定性和精确度。此外，该转换器支持宽泛的输入电压范围（从2.3V到6.0V），非常适合于使用多种电池技术的产品设计中，尤其是那些工作电压介于3V至6V之间的设备。 TPS6208系列能够提供高达1.2A的连续输出电流，并且在轻负载或待机模式下通过省电功能保持高效率。这有助于延长便携式电子产品的电池寿命和减少功耗，尤其适合对低能耗有严格要求的应用场景中使用。 此外，该系列产品具备一个超低静态电流的睡眠模式，在不需要供电时可以进一步降低器件的待机电流消耗；它们还支持高达100μF的大容值输出电容器的选择范围以实现更稳定的电压调节。通过脉宽调制（PWM）工作方式和省电模式之间的自动切换，TPS6208系列能够根据负载条件调整其运行状态来保持高效运作。 在关闭转换器时，该系列产品提供的快速放电功能有助于防止因残留输出电压导致的意外启动或设备损坏。此外，内置短路保护与热关断机制确保了器件的安全性，在极端条件下可以避免潜在损害的发生。 TPS6208系列采用了紧凑型封装设计（例如：2x2mm的8引脚SON和超小型VSSOP），非常适合空间受限的应用场合。其应用范围广泛，包括电池供电设备、负负载点稳压器及系统电源轨电压转换等场景，并符合绿色能源标准。 综上所述，凭借高效的性能表现、广泛的输入电压兼容性以及低静态电流的睡眠模式等功能特性，TPS6208系列高频同步降压转换器成为了便携式电子装置和系统电源管理领域中理想的选择。
     
  • 零电压开关降压转换器的MATLAB开发
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    本项目致力于在MATLAB环境中开发和优化零电压开关（ZVS）降压转换器的设计与仿真模型。通过精确建模及高效算法实现低损耗、高效率电源供应解决方案的研究与创新。 该模型用于模拟降压转换器，并确保实现零电压开关。
     
  • 适用于电子烟的同步4开关升降压转换器-电路设计方案
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    本设计提供了一种专为电子烟优化的四键控升降压电源管理方案，旨在通过高效电压调节技术提升设备性能与用户体验。 PMP20327 是一款采用 LM5175 控制器的同步 4 开关降压升压转换器，专为电子烟应用设计。通过在 FB 引脚上使用修整电阻器，并提供 0.2V 至 3.1V 的偏置电压，可以调节输出电压范围从 1V 到 10V，在电流范围内为 20A 至 45A。该设计还利用非同步升压稳压器 LMR62014 在低输入电压条件下向 LM5175 提供偏置电压。LM5175 内部集成了逐脉冲限流功能，支持使能端、同步和电源正常等功能。 此板适用于电阻值在 0.1Ω 至 0.5Ω 范围内的加热元件，并且能够适应多种200W 运行条件。PMP20327 的输入电压范围为6V至8.6V，输出提供从1V到10V的可调电压和电流在20A 至 45A 范围内变化。 该设计使用 LM5175 升压降压控制器，在所有运行条件下都能实现超过90% 的效率。其紧凑的设计尺寸为 26mm x 57mm，适合电子烟设备要求的纤薄外形，并且在峰值负载时可以达到高达 98% 的效率。
     
  • 降压-升压转换器的MATLAB开发
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    本项目聚焦于利用MATLAB软件平台进行降压-升压（Buck-Boost）开关电源电路的设计与仿真。通过代码实现对Buck-Boost转换器的性能优化，包括效率提升、稳定性增强及动态响应改善等关键特性，为电力电子系统设计提供强有力的工具支持。 降压-升压转换器（Buck-Boost Converter）是一种广泛应用在电源系统中的电子电路，能够根据输入电压和输出负载的变化调整输出电压的大小，既可以降低电压也可以升高电压。利用MATLAB强大的仿真功能和数学工具可以对这种转换器进行深入研究。 MATLAB是由MathWorks公司推出的一种多用途编程环境，特别适合于数值计算、符号计算、数据可视化以及模型仿真。在电力电子领域，MATLAB结合其Simulink模块可以构建电路模型，并且能够分析复杂的动态系统。 理解降压-升压转换器的工作原理是关键。这种转换器的核心是一个开关元件（通常是MOSFET或IGBT），通过控制开关的占空比来改变电感中的电流，从而达到变换电压的目的。当开关关闭时，电感储存能量；当开关打开时，能量从电感释放到负载或者回馈到电源中。通过调整开关的占空比可以改变输出电压相对于输入电压的比例。 在MATLAB中开发降压-升压转换器模型通常涉及以下步骤： 1. **建立电路模型**：使用Simulink库中的基本元件（如电压源、电流源、电阻、电感等）搭建电路。确保正确连接各个元件，尤其是开关和控制器部分，它们决定了转换器的工作模式。 2. **设计控制策略**：为了稳定输出电压需要一个反馈控制系统来调整开关的占空比。这可以通过PID控制器或者更高级的控制策略实现，如平均电流模式控制或平均电压模式控制等。 3. **设定参数**：为每个元件设置适当的值，包括输入电压、输出电压、电感值和电容值等。这些参数将影响转换器的效率与稳定性。 4. **进行仿真**：运行MATLAB的Simulink仿真观察输出电压及电流波形，并分析开关的工作状态。可以调整不同的工况条件（例如负载变化或输入电压波动），以评估转换器在不同情况下的动态响应性能。 5. **结果分析**：通过图形化界面查看和分析仿真的结果，评价转换器的性能指标如效率、纹波电压及瞬态响应等，并进行必要的参数优化来提升其表现力。 6. **扩展应用**：进一步可能涉及到多相转换器或并联/串联配置下的复杂系统建模与仿真工作。 SimPowerSystems库是一个专门为电力系统设计的工具箱，它包含了各种预定义模型用于构建和分析降压-升压转换器。这使得工程师们能够更好地理解和优化这类转换器的性能，并为其实际应用提供可靠的技术支持方案。
     
  • 单输出降压DC-DC转换器的闭环控制-MATLAB开发
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    本项目专注于单输出降压型DC-DC转换器的设计与优化，采用MATLAB进行仿真和闭环控制系统开发，旨在提高电源效率及稳定性。 单输出降压转换器（Buck转换器）是一种广泛应用于电力电子系统中的直流-直流（DC-DC）转换器，用于将高电压转换为低电压以满足不同负载的需求。在本项目中，我们将专注于使用MATLAB进行闭环控制的单输出降压DC-DC转换器的设计与仿真。 作为强大的数学计算和建模工具，MATLAB提供了丰富的信号处理及控制系统设计功能。PI控制器是常用的选项之一，在Buck转换器的应用场景下能够提供良好的稳态性能以及快速动态响应。该控制器由比例（P）项和积分（I）项组成：前者对误差的当前值作出迅速反应；后者则通过累积历史上的误差来消除系统的静态偏差。 在设计过程中，首先需要建立Buck转换器的数学模型。这一模型通常基于开关周期内的平均电压与电流，并且考虑电感、电容及负载电阻等元件特性的影响。借助MATLAB中的Simulink库工具，例如“Discrete-Time Integrator”用于模拟电感、“Zero-Order Hold (ZOH)”表示开关动作以及“Voltage Source”代表输入电源等方式构建该模型。 接下来是PI控制器的设计环节。其参数（比例系数Kp和积分系数Ki）可通过理论计算、经验公式或自动调整方法获得。“PID Tuner”工具在MATLAB中可用以确定最优的控制参数，从而优化系统的性能指标如超调量、上升时间和稳态误差等。 将设计好的控制器与Buck转换器模型连接起来形成闭环系统。通过Simulink中的“Sum”和“Gain”模块实现两者之间的交互作用。完成仿真模型后，可以调整输入电压值、负载变化或开关频率等多种条件来运行模拟程序，并观察输出电压的动态响应情况。 在评估仿真的结果时，主要关注以下几个方面： 1. 稳态误差：检查设定值与实际输出电压是否一致且偏差小； 2. 动态性能指标：包括上升时间、超调量和稳定时间等参数反映系统对负载或输入电压变化的响应速度； 3. 输出纹波大小，以评估电容滤波效果的好坏； 4. 系统稳定性检查是否存在振荡或其他不稳定行为。 根据仿真结果可能需要反复调整控制器参数来优化系统的性能。通过深入研究具体的MATLAB代码和Simulink模型可以获取更详细的设计步骤及数值结果。 总之，在单输出降压DC-DC转换器的闭环控制中，利用MATLAB进行PI控制器设计不仅能够实现精确电压调节而且还能适应系统变化确保其稳定运行。这整个过程涵盖了数学建模、控制器设计、系统仿真以及性能分析等多个环节，充分体现了MATLAB在电力电子领域中的强大功能和应用价值。
     
  • 带有PID控制的升压转换器闭环：MATLAB中的受控升压转换器开发
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    本项目在MATLAB环境下利用PID控制器设计并实现了闭环控制的升压变换器系统，以优化其输出性能。 升压转换器（或称Boost转换器）是一种常用的电力电子变换电路，用于将较低的直流电压提升到较高的直流电压。在本项目中，我们关注的是一个带有PID控制器的闭环升压转换器设计，并且是在MATLAB环境下实现。 利用MATLAB中的Simulink工具箱可以构建系统的仿真模型。对于这个升压转换器而言，首先需要定义其基本拓扑结构，包括开关元件（例如MOSFET）、电感、电容和二极管等。这些元件的选择及参数设置对转换器的性能与效率有直接影响。 PID控制器是控制系统中的常用反馈机制，通过组合比例、积分和微分三个部分的输出来调整系统响应。在这个案例中，PID控制器被用来维持80V恒定的输出电压，在输入电压波动或负载变化时保持稳定。其中，比例项对当前误差快速做出反应；积分项消除稳态误差，并且微分项预测并减少未来误差。 为了实现上述功能，我们需要在MATLAB环境中配置PID控制器块，并设置适当的增益参数（P、I和D）。这通常需要通过调整或基于经验公式进行。此外，PID控制器的输出会送到开关元件的驱动信号上，从而调节升压转换器的工作状态以保持恒定的输出电压。 实际应用中，在功率限制在300W以下的情况下，我们需要确保满载时升压转换器的效率和稳定性。这可能涉及优化转换器拓扑结构的选择合适的开关频率、电感值及电容值，并考虑热管理问题。 文件“Boost_12_80V_30W.zip”中包含的内容可能包括： - Simulink模型文件（.mdl）：升压转换器和PID控制器的完整仿真模型。 - MATLAB脚本段落件（.m）：用于设置参数、运行仿真及分析结果的代码。 - 数据文件（如.txt或.mat格式）：存储了仿真的数据，可用于后续处理与分析。 - 图形文件（例如.fig格式）：可能包含电压波形、电流波形以及控制器输出等图表。 通过这些文件可以深入理解升压转换器的工作原理及PID控制器如何改善系统的动态性能。同时这也是一个很好的实践案例，展示了MATLAB在电力电子控制设计中的应用。
     
  • ZVS降压升压转换器_Matlab Simulink开关电源代码.zip
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    本资源包包含使用Matlab Simulink开发的ZVS（零电压开关）降压升压转换器的仿真模型与源代码，适用于研究及学习开关电源技术。 在电子工程领域内，零电压切换（ZVS）技术是一种常用的电源转换方法，能够显著减少开关损耗、提高效率并降低电磁干扰。常见的两种应用是ZVS降压变换器与升压变换器，在电力系统设计中发挥重要作用。 ZVS降压变换器主要用于负载电流大且输入电压高的场合。通过特定电路设计使半导体元件（如IGBT或MOSFET）在切换时保持零电压状态，从而避免了高压下的开关损耗问题。这类转换器包括谐振电感和电容，并配备控制电路以确保器件的无损切换。 ZVS升压变换器则适用于将低输入电压提升至较高输出的应用场景中。与传统设计相比，在这种拓扑结构下，半导体元件在切换时处于零电流状态，大幅减少了开关损耗并提高了转换效率。同样地，它也包含谐振组件和控制电路以确保无损的器件切换。 Matlab及Simulink是MathWorks公司提供的强大仿真工具，在电力电子领域被广泛应用于模型建立、系统分析以及控制器策略设计等方面。在这些软件中，工程师可以编写算法来实现电源转换器的控制逻辑，并通过构建块图可视化地模拟整个系统的性能和动态特性。 使用Matlab与Simulink进行ZVS变换器仿真的好处包括： 1. 分析变换器的稳态及瞬态响应特征，如输出电压、电流以及效率。 2. 设计并优化各种调制策略（例如PWM或SPWM），实现精确调节功能。 3. 模拟开关元件在不同工作条件下的损耗和温度效应，评估热管理方案的有效性。 4. 考虑电磁干扰滤波器的设计需求以减少对外部环境的影响程度。 5. 验证系统对各种负载变化及电源状况的适应能力和稳定性。 通过上述仿真技术的应用，工程师能够提前发现潜在问题，并在实际硬件制造前进行优化调整。这有助于缩短研发周期、降低开发成本并提高产品质量。相关文件可能包括Simulink模型配置、仿真实验参数设置以及控制策略代码等内容，这些都是深入研究ZVS变换器的重要资料。
     
  • 基于LM5122控制器IC的单相同步升压转换器电路方案
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    本简介介绍了一种采用LM5122控制器IC设计的高效单相同步升压转换器电路方案，适用于多种电力电子应用。 PMP10538 是一款采用 LM5122 控制器 IC 的单相同步升压转换器。此设计接受 18V 至 20V 输入电压，可实现 30V 至 54V 输出电压，并能为负载提供连续的 1.7A 或最大电流 3.4A。通过在 0V 和 3V 范围内调节运算放大器电路的输入电压，可以在 30V 到 54V 的范围内调整输出电压。该设计具有高效率和可调输出电压特性，并具备逐周期电流限制功能、过载保护以及精度为 ±1% 的精密电压参考。此外，它还支持与外部时钟同步的功能。
     
  • 基于内部电流控制和级联PI调节的双输出降压DC-DC转换器电压调控-MATLAB开发
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    本项目设计了一种基于内部电流控制与级联PI调节策略的双输出降压DC-DC转换器，通过MATLAB实现电压精准调控。 传统的双输出降压 DC-DC 转换器使用 PI 控制来调节电压。内部电流调节回路采用电流反馈，以改善转换器的瞬态响应。