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基于FPGA的boost拓扑恒流输出控制设计

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电脑与电信 2024年第7期 37-41,47页

作者：刘卫东张碧川山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030092

传统的boost拓扑在输出电压稳定性方面存在着一定的局限性,特别是在负载变化时的响应速度和稳定性方面。为了解决这一问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的boost拓扑恒流输出控制方法。首先,对boost的拓扑结构和工作原理进行了... 详细信息

传统的boost拓扑在输出电压稳定性方面存在着一定的局限性,特别是在负载变化时的响应速度和稳定性方面。为了解决这一问题,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的boost拓扑恒流输出控制方法。首先,对boost的拓扑结构和工作原理进行了详细分析,以揭示其控制需求和挑战。其次,利用FPGA实时采集输入电压、输出电压和输出电流等参数,并通过比较器比较计算出反馈信号,实现了对boost拓扑输出电流的闭环控制。最后,通过实验验证了所提出方法的有效性和性能优势。实验结果表明,基于FPGA的恒流输出控制方法具有较好的动态响应特性和稳定性能,在应对负载变化时能够快速调节输出电流,实现了高效稳定的电源输出。该研究对于提高boost拓扑电路的控制性能,促进电力电子领域的技术进步具有重要意义。

关键词： FPGA boost拓扑恒流输出 LM324 动态响应

基于boost拓扑的手持式超声刀驱动电源设计

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机电工程 2018年第8期35卷 863-867页

作者：余建赵小勇贺良国郑文龙合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

针对传统的手持式超声刀驱动电源体积过大的问题,分析了手持式超声刀驱动电源的基本电路结构及驱动要求,提出了一种基于boost拓扑的小型化超声刀驱动电源。介绍了驱动电源中的信号发生电路、直流升压电路、逆变电路的具体设计方法及重... 详细信息

针对传统的手持式超声刀驱动电源体积过大的问题,分析了手持式超声刀驱动电源的基本电路结构及驱动要求,提出了一种基于boost拓扑的小型化超声刀驱动电源。介绍了驱动电源中的信号发生电路、直流升压电路、逆变电路的具体设计方法及重要元件参数的选择,并重点分析了直流升压电路的工作原理和升压特性;分析了直流升压电路中耦合电感的漏感对于输出电压增益的影响;设计制作了手持式超声刀驱动电源的实物样机,并测量了驱动电源中的直流升压电路的输出电压数据以及驱动电源的输出波形。研究结果表明:基于boost拓扑的驱动电源能满足手持式超声刀驱动电源在小型化方面的要求。

关键词：超声刀驱动电源 boost拓扑小型化

基于boost拓扑的单相有源功率因数校正电路的研究与设计

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基于Boost拓扑的单相有源功率因数校正电路的研究与设计

作者：刘昶西安工程大学

学位级别：硕士

随着国民经济的飞速发展,电力电子设备己经广泛的应用于电力、通信和家电等领域。这些设备功能互不相同,外形各有千秋,但其都需要电源供电才能正常工作,而开关电源因其优越的性能得到了广泛的应用,但也因此给电力系统带来了严重的谐波... 详细信息

随着国民经济的飞速发展,电力电子设备己经广泛的应用于电力、通信和家电等领域。这些设备功能互不相同,外形各有千秋,但其都需要电源供电才能正常工作,而开关电源因其优越的性能得到了广泛的应用,但也因此给电力系统带来了严重的谐波污染和功率因数下降问题。这就促使功率因数校正(Power Factor Correction)技术(简称PFC)成为了电力电子研究方面的一个热点。本文立足于大量国内外文献,简述了电力电子装置给电网带来的严重谐波污染的原因和功率因数下降问题,介绍了功率因数校正技术的发展趋势,比较了无源功率因数校正与有源功率因数校正各自的优劣,并给出了功率因数校正技术的分类。在讨论了有源校正的基本原理、电路拓扑和控制策略之后,最终选择了boost拓扑作为主电路,最终采用了以平均电流控制法为控制策略的UC3854芯片,设计了一种宽电压输入、固定电压输出,输出功率为270W的实验电路,并给出了主电路与控制电路元器件参数的计算过程和结果。根据此参数,在Simulink环境下对功率因数校正前、后的电路进行了仿真,经过仿真验证了计算的元器件参数的准确性。最后在经过仿真之后制作了硬件实验电路板,同时还设计了辅助供电电路和保护电路,从实验结果进一步验证参数设计的正确性。仿真和实验结果表明本次设计的校正电路具有提高系统功率因数的功能,同时还可以减少给电网带来的谐波污染,除此之外还拥有高温保护功能。通过对实验电路进行测试,性能指标满足设计要求。

关键词：功率因数校正 boost拓扑平均电流控制

基于boost拓扑独立光伏LED路灯高效率驱动电路设计

同方学位论文库评论

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照明工程学报 2020年第3期31卷 95-102页

作者：章建军徐代升赵铭杰张宏怡厦门理工学院光电与通信工程学院福建厦门361024 福建省光电技术与器件重点实验室福建厦门361024

探讨了基于boost拓扑独立光伏LED路灯驱动电路提高稳定性和工作效率的问题。在分析boost电路和LED驱动电路原理的基础上,结合负载LED灯头性能特点,优选了独立光伏LED驱动电路设计参数并优化了其设计方案。以12 V DC输入,单颗为1 W的LED... 详细信息

探讨了基于boost拓扑独立光伏LED路灯驱动电路提高稳定性和工作效率的问题。在分析boost电路和LED驱动电路原理的基础上,结合负载LED灯头性能特点,优选了独立光伏LED驱动电路设计参数并优化了其设计方案。以12 V DC输入,单颗为1 W的LED灯珠串并联组合为研究对象,估算出boost电路功率损耗小于7%,仿真输出的稳定性好;最后搭建实验样机,进一步测试了系统驱动电路在负载LED不同串并联组合、不同输出功率情况下整机工作效率。实验结果表明,独立光伏LED灯头工作稳定没有频闪,驱动电路整体效率都接近或超过90%,特别是LED灯头实际输出功率接近电路设计额定功率时,驱动电路整体效率都大于90%。

关键词：独立光伏 boost拓扑 LED 驱动电路整机效率

基于boost拓扑和MCU控制的3D液晶电视扫描式LED背光源驱动电路设计

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现代显示 2013年第4期 9-14页

作者：滕强刘卫东乔明胜中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海信电器股份有限公司山东青岛266071

文章在3D液晶电视领域,创新性地提出了boost驱动和MCU控制相结合的方式实现扫描式LED背光源驱动电路设计方法,并在实际产品中得以验证、应用。

关键词： LED背光源 boost拓扑 MCU控制保护电路恒流电路 2D\3D调光电路.

基于boost拓扑的侧导光LED背光源电容平衡式驱动电路设计

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现代显示 2012年第3期 26-30页

作者：孟现策刘卫东乔明胜中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海信电器股份有限公司山东青岛266071

以boost拓扑电路为基础,运用电容平衡的方式设计实现了一路boost升压电路驱动两串LED灯条,同时恒流工作的LED背光源驱动电路。

关键词： LED背光源 boost拓扑电容平衡保护电路

基于boost拓扑PFC两级LED驱动电源的设计

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通信电源技术 2017年第4期34卷 77-79,81页

作者：葛莉荭厦门市产品质量监督检验院福建厦门361100

文中提出了一种基于boost拓扑PFC两级LED恒流驱动方案,通过对输入电压采样并应用乘法控制策略规划电感电流,使电感的电流峰值包络与输入电压保持一致,达到了功率因数校正的目的,给出了一种双三极管结构构建的低压差线性恒流结构。该结... 详细信息

文中提出了一种基于boost拓扑PFC两级LED恒流驱动方案,通过对输入电压采样并应用乘法控制策略规划电感电流,使电感的电流峰值包络与输入电压保持一致,达到了功率因数校正的目的,给出了一种双三极管结构构建的低压差线性恒流结构。该结构具有工作电压低、功耗低的优点。

关键词： boost拓扑 LED驱动电源乘法控制策略功率因数校正

基于电流观测器的boost转换器预测电流控制技术研究

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基于电流观测器的Boost转换器预测电流控制技术研究

作者：王涛华中科技大学

学位级别：硕士

随着微控制器、现场可编程门阵列和模数转换器的流行和低成本化,以及消费和工业市场对电源性能要求的提升,数字开关电源相关产品受到越来越多的重视。相较于模拟DC-DC转换器,数字DC-DC转换器的性能受限于控制算法运行时间、模数转换器... 详细信息

随着微控制器、现场可编程门阵列和模数转换器的流行和低成本化,以及消费和工业市场对电源性能要求的提升,数字开关电源相关产品受到越来越多的重视。相较于模拟DC-DC转换器,数字DC-DC转换器的性能受限于控制算法运行时间、模数转换器速率和数字脉宽调制器的分辨率等因素,造成了硬件成本和转换器性能之间的矛盾。如何在不增加系统硬件成本的条件下,提升转换器的动静态性能,是当前研究的热点。本文首先利用状态空间平均法推导了boost型转换器的小信号传输函数,分析了已有控制方法的特点及存在的问题,在此基础上本文提出了预测峰值电流控制算法,该算法采用双环控制的方式,外环控制精度,通过输出电压的误差计算得到内环的参考电流,内环控制速度,通过电流的误差计算出占空比。当扰动发生时,算法仅需两个周期就可以将电感电流调整至参考电流,具有较高的响应速度。针对传统电流模式中存在的次谐波振荡问题,通过控制点和调制方式相配合的方法,不仅能有效地避免次谐波振荡,还可以增加数字脉宽调制的分辨率,而无需复杂的斜坡补偿算法。最后提出一种电流观测器,替代了传统数字电流控制所需的复杂昂贵的电流传感器。然而由于开关器件和电感上寄生参数的存在,使得电感电流不能被准确观测。而且电流观测器抵消掉了外环比例积分(PI)控制器的积分环节,会给输出电压带来稳态误差,本文提出了相应的补偿算法,不仅消除了输出电压的稳态误差,并且提高了观测电流的精度。仿真和实验结果表明,本文提出的基于电流观测器的预测峰值电流算法可以有效地消除次谐波振荡,相较于传统的数字PID控制器能够同时极大提升负载响应速度。在对寄生参数进行补偿之后,不仅可以消除输出电压的稳态误差,而且使电感电流可以被准确观测,稳态时电感电流估计误差值小于5%,说明电流观测器的效果能够满足实际应用需求。

关键词： DC-DC转换器 boost拓扑预测控制电流观测器

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基于boost结构的PFC芯片设计

基于boost结构的PFC芯片设计

作者：梅新庆辽宁大学

学位级别：硕士

随着电子设备的广泛应用,谐波污染问题引起人们的广泛关注。功率因数校正技术可以减少谐波污染,提高电力能源的利用效率。功率因数校正使输入电流跟随输入电压变化,与输入电压成正比例关系。本文在总结已有的有源功率因数校正研究成果... 详细信息

随着电子设备的广泛应用,谐波污染问题引起人们的广泛关注。功率因数校正技术可以减少谐波污染,提高电力能源的利用效率。功率因数校正使输入电流跟随输入电压变化,与输入电压成正比例关系。本文在总结已有的有源功率因数校正研究成果的基础上,针对目前研究的热点及其发展方向,对单级有源功率因数校正技术作了较为深入的探讨,并将升压型平均电流控制的功率因数校正思想用于boost型电路拓扑。通过对一款主流芯片的逆向设计,经过提图,模拟仿真,设计了一款boost型平均电流控制的功率因数校正电路,主要完成了以下工作:论文在分析有源功率因数校正器基本工作原理的基础上,通过比较几种不同拓扑的PFC变换器主电路和控制电路的优缺点,明确了本文所要研究的对象-平均电流控制的boost型PFC变换器;论文中介绍了boost型DC/DC变换器由来、演变、分析了各个环节、期间的电压、电流的变化情况及波形;分析了boost变换电路,并且搭建了仿真电路,设计、计算了主电路各个模块的功能参数,经实验验证,该电路的功率因数有了明显改善。由于PFC是一个刚性电路,很难进行仿真,为了便于仿真,对主要功能模块—带隙基准、电流比较器、乘法器、OTA等建模。在此基础上,对整个电路进行了仿真。经过PFC电路的作用后,输入电流可以有效地追踪输入电压,并且使得二者保持相同相位。所以功率因数校正电路在降低谐波污染、减小耗能方面有着突出表现。论文的创新之处:在误差放大器的反向输入端跟地之间连入一个线性电阻构成Tracking boost电路,这样就可以使得输出电压VOUT随着输入线电压VAC的高低来调整。其优点是:在低交流电压输入时,可提高升压效率。减小肖特极二极管D的损耗,减小电感值L。这样就可以大大缩小外围电路面积使得PFC模块更加小型化。通过仿真验证最终得到结论:论文所提出的变换器输出满足设计要求、启动过程平滑、开关管承受压力小、输入电流与输入电压相位同步,但输入电流畸变较严重、功率级使用电感更大。

关键词：有源功率因数校正 boost拓扑平均电流控制临界导通工作模式