一种改进型无低频波动Boost变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及到一种改进型无低频波动Boost变换器，包括改进型Boost变换器和PT控制电路。所述改进型Boost变换器是由传统Boost变换器拓扑演变而来，直流电源E的正极和电感L1以及电感L2的一端互相连接；电感L1的另一端、MOS管Q的漏极、无极性电容C0的一端和二极管D1的阳极互相连接；电感L2的另一端、无极性电容C0的另一端和二极管D2的阳极互相连接；二极管D1和D2的阴极、输出滤波电容C正极和负载R的一端互相连接；直流电源E的负极、MOS管Q的源极、输出滤波电容C负极和负载R的另一端互相连接；所述PT控制电路是由比较器、D触发器、与门1#、与门2#、或门和驱动电路依次相连组成。所述的改进型Boost变换器运行在电感电流连续导电模式时能消除输出电压的低频波动。
【专利说明】
一种改进型无低频波动Boost变换器
技术领域：
[0001] 本实用新型涉及一种改进型无低频波动Boost变换器，属于升压DC/DC变换器领 域。
【背景技术】：
[0002] 脉冲序列(PT)控制是针对以线性控制理论为基础的脉冲宽度调制(PWM)开关变换 器存在瞬时响应慢的固有缺陷而提出的一种开关变换器控制方法。PT控制是一种新型的非 线性离散控制方法，通过调整两组预先设定的脉冲组合来调整输出电压，具有电路实现简 单，控制环路不需要补偿网络，对输入和负载的变化具有快速的动态响应速度，非常适用于 对可靠性要求较高的开关电源控制系统。
[0003] PT控制是针对电感电流断续导电模式(DCM)开关变换器提出来的一种控制方法， 它本质上是开关变换器的输入能量控制。在一个开关周期内，开关变换器的电感储能为零， 输入能量全部传递到输出端。PT控制选择高功率控制脉冲以向开关变换器输入更多的能 量，使输出电压上升;选择低功率控制脉冲以减小向开关变换器输入的能量，使输出电压下 降。开关变换器稳态工作时，高功率控制脉冲和低功率控制脉冲的组合形成一个脉冲序列 循环周期，在该脉冲循环周期内输入能量和输出能量达到动态平衡，从而维持输出电压的 恒定。在PT控制Boost变换器工作于电感电流连续导电模式(CCM)时，在一个开关周期内， Boost变换器的电感储能不再为零，输出电压变化量不再直接与控制脉冲相关。对于PT控制 CCM Boost变换器，高功率控制脉冲作用时，电感电流上升，但不能保证输出电压立即上升； 同样地，低功率控制脉冲作用时，电感电流下降，但不能保证输出电压立即下降。因此，PT控 制CCM Boost变换器存在输出电压调节的滞后性和由此引起的输出电压的低频波动现象。
[0004] 针对以上PT控制CCM Boost变换器存在的低频波动现象，本实用新型提出一种改 进型无低频波动Boost变换器，解决此问题。
【发明内容】
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[0005] 本实用新型是针对上述低频波动问题，提出一种可消除低频波动的改进型Boost 变换器。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:本实用新型由改进型Boost变 换器和PT控制电路组成;所述改进型Boost变换器包括电源E、M0S管Q、电感LjPL 2、二极管Di 和〇2、无极性电容CQ、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型Boost变换器是由 传统Boost变换器拓扑演变而来，直流电源E的正极和电感U以及电感1^ 2的一端互相连接;电 感1^的另一端、M0S管Q的漏极、无极性电容Co的一端和二极管0:的阳极互相连接；电感L2的 另一端、无极性电容Co的另一端和二极管D 2的阳极互相连接;二极管DjPD2阴极、输出滤波 电容C正极和负载R的一端互相连接;直流电源E的负极、M0S管Q的源极、输出滤波电容C负极 和负载R的另一端互相连接;M0S管Q栅极接PT控制电路的驱动信号;输出电压的正端接PT控 制器中比较器负端;所述PT控制电路是由比较器、D触发器、与门1#、与门2#、或门和驱动电 路依次相连组成。所述的无极性电容Co为陶瓷电容或薄膜电容。
[0006] 本实用新型原理：当高功率脉冲作用时，本实用新型Boost变换器所增加的支路可 以额外传递能量，使得本实用新型Boost变换器可比传统Boost变换器传递更多的能量，如 图6所示；当低功率脉冲作用时，本实用新型Boost变换器中所增加的支路正向储存能量释 放完毕后，将反向储存能量，也即是分担一部分电感L的能量，从而抑制向负载传递能量，使 得本实用新型Boost变换器可比传统Boost变换器传递更少的能量，如图7所示。本实用新型 很大程度上提高了Boost变换器的动态响应速度，有效的抑制了输出电压低频振荡现象。本 实用新型采用PT控制技术，占空比固定，鲁棒性好，抗干扰能力强，输出电压纹波小。可适用 于开关电源等对电路性能要求比较严格的场合。
[0007] 本实用新型有益效果:消除了PT控制Boost变换器运行在CCM模式时存在的低频波 动现象。
【附图说明】
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[0008] 图1为一种改进型无低频波动Boost变换器原理图。
[0009] 图2为PT控制传统Boost变换器在负载R为3.0 Ω时的仿真波形。
[0010]图3为PT控制改进型Boost变换器在负载R为3.0 Ω时的仿真波形。
[0011]图4为PT控制传统Boost变换器在负载R为5.0 Ω时的仿真波形。
[0012]图5为PT控制改进型Boost变换器在负载R为5.0 Ω时的仿真波形。
[0013]图6为PT控制改进型Boost变换器在高功率脉冲作用时能量传递示意图。
[0014]图7为PT控制改进型Boost变换器在低功率脉冲作用时能量传递示意图。
【具体实施方式】：
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进行详细说明。
[0016] 图1为一种改进型无低频波动Boost变换器原理图，由改进型Boost变换器和PT控 制电路组成。所述改进型Boost变换器包括电源E、M0S管Q、电感LjPL 2、二极管DjPD2、无极 性电容Co、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型Boost变换器是由传统Boost 变换器拓扑演变而来，直流电源E的正极和电感U以及电感1^2的一端互相连接；电感U的另 一端、M0S管Q的漏极、无极性电容Co的一端和二极管0:的阳极互相连接;电感。的另一端、无 极性电容Co的另一端和二极管D 2的阳极互相连接;二极管DjPD2阴极、输出滤波电容C正极 和负载R的一端互相连接;直流电源E的负极、M0S管Q的源极、输出滤波电容C负极和负载R的 另一端互相连接;M0S管Q栅极接PT控制电路的驱动信号;输出电压的正端接PT控制器中比 较器负端;所述PT控制电路是由比较器、D触发器、与门1#、与门2#、或门、驱动电路依次相连 组成;所述的无极性电容Co为陶瓷电容或薄膜电容。
[0017] 本实用新型采用表1中的电路参数进行仿真，图2、4分别为PT控制传统Boost变换 器在负载电阻为3.0 Ω和5.0 Ω时输出电压v。、负载电流I。及控制脉冲vcs时域仿真波形；图 3、5分别为PT控制改进型Boost变换器在负载电阻为3.0 Ω和5.0 Ω时输出电压v。、负载电流 I。及控制脉冲vcs时域仿真波形。从图3、5可以看出这种改进型无低频波动Boost变换器消除 了输出电压低频波动。
[0018] 表1变换器仿真参数
【主权项】
1. 一种基于脉冲序列控制的改进型无低频波动Boost变换器，由改进型Boost变换器和 PT控制电路组成;所述改进型Boost变换器包括电源E、M0S管Q、电感LjPL2、二极管DjPD2、 无极性电容Co、输出滤波电容C和负载R;其特征在于，所述的改进型Boos t变换器是由传统 Boost变换器拓扑演变而来，直流电源E的正极和电感U以及电感1^2的一端互相连接;电感U 的另一端、M0S管Q的漏极、无极性电容Co的一端和二极管0:的阳极互相连接；电感L2的另一 端、无极性电容Co的另一端和二极管D 2的阳极互相连接;二极管DjPD2阴极、输出滤波电容C 正极和负载R的一端互相连接;直流电源E的负极、M0S管的源极、输出滤波电容C负极和负载 R的另一端互相连接;M0S管Q栅极接PT控制电路的驱动信号;输出电压的正端接PT控制器中 比较器负端;所述PT控制电路是由比较器、D触发器、与门1#、与门2#、或门和驱动电路依次 相连组成。2. 根据权利要求1中所述的改进型Boost变换器，其特征在于，所述的无极性电容Co为陶 瓷电容或薄膜电容。
【文档编号】H02M1/14GK205725453SQ201620503904
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】徐瑞东, 张勇, 王龙, 周建勇
【申请人】中国矿业大学