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改进COT控制的DC-DC Buck变换器设计

2021-10-27魏红兵李春艳陈红光

通信电源技术 2021年10期

项 维,魏红兵,李春艳,陈红光,雷 磊,蔡 东

(1.国网重庆市电力公司 潼南供电分公司,重庆 402660;2.西华大学 电气与电子信息学院,四川 成都 610039)

0 引 言

开关电源因其结构简单、功率小以及效率高的特点,广泛应用于各种电子产品中。DC-DC变换器作为开关电源中的重要组成部分,其在不同条件下可以有不同的控制模式、调制方式以及拓扑结构等,且控制技术的选择决定了开关电源在不同环境下的可靠性[1]。近年来,DC-DC变换器朝着高集成度、高转换效率、高控制精度、低噪声、小型化以及高频化的方向发展[2]。

变换器的控制技术主要分为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)和脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,PFM)。恒定导通时间(Constant On-Time,COT)控制方式属于PFM中的一种,相较于传统PWM控制技术,其具有控制电路简单、轻载效率高以及瞬态响应速度快的优点[3,4]。变换器包含降压型(Buck)、升压型(Boost)以及降-升压型(Buck-Boost)3种,本文主要研究Buck变换器。

传统COT架构的DC-DC Buck变换器虽然具有许多优点,但仍存在一些缺点。一方面,当输出电容的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)较小时,易出现次谐波现象,但当增大ESR时又将引起过大的功率损耗。因此,为得到较稳定的输出电压,同时避免过高的功率损耗,部分学者研究如何选择合适的ESR[5,6]。另一方面,COT架构的Buck变换器要求输出电压低且负载突变时的瞬态响应快,对输出电压具有严格的精度要求,但是单纯采用较大的输出滤波电容会增大电路的功耗,降低其输出性能[7,8]。

针对上述问题,本文在传统COT控制电路的电压瞬时输入处采用滤波电路增大其纹波振幅,能有效实现COT控制的Buck变换器稳定工作,同时缩短其稳定所需时间,得到更为平稳的电压输出。……

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