基于交叉影响抑制与效率提升的单电感多输出开关变换器控制技术

基本信息
批准号:61771405
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:周国华
学科分类:
依托单位:西南交通大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐顺刚,杨平,周述晗,赵泓博,冷敏瑞,李振华,许多,曾绍桓,毛桂华
关键词:
开关变换多路输出变换效率功率控制交叉影响
结项摘要

Aiming at the serious cross-regulation and lower conversion efficiency of conventional multi-output switching converters, control techniques of single-inductor multi-output (SIMO) switching converters with cross-regulation elimination and efficiency improvement are proposed and studied in this project. The main contents include the following parts. (1) Studying the variable-frequency control techniques of SIMO switching converters in continuous conduction mode to minimize and eliminate cross-regulation, and exploring the theoretical basis of variable-frequency control to eliminate cross-regulation. (2) Investigating dynamic-freewheel-based control techniques of SIMO switching converters in pseudo-continuous conduction mode to improve efficiency and revealing the choice rule of reference current under the requirement of both performance and efficiency. (3) Analyzing influence mechanism of conduction mode, operation timing, and control method on the performances of SIMO switching converter, studying control strategies of SIMO switching converters in mixed conduction mode to suppress cross-regulation and improve conversion efficiency, and exploring the internal relations between cross-regulation elimination and efficiency improvement. Finally, theoretical analysis results are verified by simulation and experimental results, followed by building the computer simulation models and developing the experimental device. In this project, it is expected to advance the theoretical basis research of multi-output switching converter and to promote the practical development of multi-output power supplies and portable electronic devices.

针对传统多路输出开关变换器存在交叉影响严重、变换效率较低等问题,本项目提出并研究基于交叉影响抑制和效率提升的单电感多输出(SIMO)开关变换器控制技术,主要内容包括以下几个方面:(1) 研究减小和抑制交叉影响的连续导电模式下SIMO开关变换器变频控制策略,探索变频控制技术抑制交叉影响的理论依据;(2) 研究提升效率的伪连续导电模式下SIMO开关变换器动态续流控制技术,揭示满足变换器性能和效率要求下参考电流的选择规律;(3) 分析导电模式、工作时序、控制方法对SIMO开关变换器性能的影响机理,研究混合导电模式下抑制交叉影响和提高变换效率的控制策略,挖掘交叉影响抑制与效率提升之间的内在联系。最后,搭建仿真模型和研制实验装置,对理论分析进行仿真研究和实验验证。本项目的开展期望推进多路输出开关变换器的理论基础研究,推动多路输出电源、便携式电子设备的实用化发展。

项目摘要

为了解决传统多路输出开关变换器存在交叉影响严重、变换效率较低等问题,本项目提出并研究基于交叉影响抑制和效率提升的单电感多输出(SIMO)开关变换器控制技术,以及导电模式、工作时序、控制方法对SIMO开关变换器稳定性、稳态性能、瞬态性能等性能的影响,对提升多路输出电源的供电质量具有重要意义。. 项目的主要研究内容包括:连续导电模式SIMO开关变换器的交叉影响抑制,伪连续导电模式SIMO开关变换器的性能与效率提升,以及混合导电模式SIMO开关变换器的交叉影响、变换效率和控制策略。获得的重要成果如下:(1) 提出了连续导电模式SIMO开关变换器的电压型、电流型变频控制方法及实现方案,有效抑制了变换器的交叉影响,通过建立系统小信号模型,提供了电压型、电流型变频控制技术能够抑制交叉影响的理论依据;(2) 兼顾伪连续导电模式SIMO开关变换器瞬态性能、稳态性能、交叉影响和效率等设计要求,获得了参考电流优化选择的理论依据及动态实现方案,并提出了提升伪连续导电模式SIMO开关变换器效率的动态续流控制方法;(3) 获得了混合导电模式的实现方式和调制方案,以及导电模式、工作时序和控制策略对SIMO开关变换器交叉影响、变换效率等性能的影响规律。. 本项目的开展推动了多路输出开关变换器的基础理论与关键技术研究,促进了多路输出电源、便携式电子设备的实用化发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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