电源变换器中电流模式和电压模式相互转化
DC-DC变换的PWM技术

DC/DC变换器的PWM控制技术DC/DC变换器广泛应用于便携装置(如笔记本计算机、蜂窝电话、寻呼机、PDA等)中。
它有两种类型,即线性变换器和开关变换器。
开关变换器因具有效率高、灵活的正负极性和升降压方式的特点,而备受人们的青睐。
开关稳压器利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性,从输入电压源获取分离的能量,暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中,或以电场形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载,实现DC/DC变换。
实现能量从源到负载的变换需要复杂的控制技术。
现在,大多数采用PWM(脉冲宽度调制)技术。
从输入电源提取的能量随脉宽变化,在一固定周期内保持平均能量转换。
PWM 的占空因数(δ)是“on”时间(ton,从电源提取能量的时间)与总开关周期(T)之比。
对于开关稳压器,其稳定的输出电压正比于PWM占空因数,而且控制环路利用“大信号”占空因数做为对电源开关的控制信号。
开关频率和储能元件DC/DC变换器中,功率开关和储能元件的物理尺寸直接受工作频率影响。
磁性元件所耦合的功率是:P(L)=1/2(LI2f)。
随着频率的提高,为保持恒定的功率所要求的电感相应地减小。
由于电感与磁性材料的面积和线匝数有关,所以可以减小电感器的物理尺寸。
电容元件所耦合的功率是:P(c)=1/2(CV2f),所以储能电容器可实现类似的尺寸减小。
元件尺寸的减小对于电源设计人员和系统设计人员来说都是非常重要的,可使得开关电源占用较小的体积和印刷电路板面积。
开关变换器拓扑结构开关变换器的拓扑结构系指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关元件和储能元件的不同配置。
很多不同的开关稳压器拓扑结构可分为两种基本类型:非隔离型(在工作期间输入源和输出负载共用一个共同的电流通路)和隔离型(能量转换是用一个相互耦合磁性元件(变压器)来实现的,而且从源到负载的耦合是借助于磁通而不是共同的电器)。
变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入线/输出负载特性诸因素选定的。
第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理

电压型控制的优点
• 1。单环控制,易于设计和分析; • 2。噪声裕量大; • 3。多路输出时,交叉调节性能好。
负载
0
x
PWM比较器 + C1 z=xy
R3
PI调节器
X为误差信号
+
Vref
将前面各个环节的传递函数代入上述控制系统,并进行 归一化后可以得到博德图。从博德图可知,电压模式控 制的开关电源,其稳定性和动态特性之间的矛盾比较突 出。(参阅教材和参考书得到此问题的详尽解释)
电压型控制的过电流保护形式 及其常用控制芯片
一、电压控制模式和电流控制模式
开关电源的控制模式分为:电压控制模式(Voltage Mode Control)和电流控制模式(Current Mode Control)两种。 电压控制模式:仅有一个输出电压反馈控制环。 电流控制模式:输出电压反馈控制外环和电流控制内环。 电流控制模式分类:峰值电流、滞环电流和平均电流控 制模式三种。
t=0
Qs =
π ( M1 − M 2 + 2M c )
2( M 1 + M 2 )
, 通过合理选择 M c,就可以使 Qs > 0,
MC − M2 n ] e0 从而保证系统的稳定。 此时误差en = [ M C + M1
峰值电流控制的优缺点及其 集成电路芯片
优点:(1)系统得稳定性增强,响应速度快(能够直接将干
电源变换器中电流模式和电压模式相互转化

2 电 流 模 式 工 作 原 理
电 流 模 式 的 控 制 系 统 如 图 2所 示 。 电 流 模 式 在 的结 构 中 , 馈 有 两 个 环 路 : 是 电 压 外 环 , 是 电 反 一 二 流 内 环 。 压 外 环 包 括 电压 误 差 放 大 器 、 馈 电 阻 分 电 反
电流 比较器 的反 相 端输 入 信 号 为 电 流检 测 电阻 的 电压信号 。由此可见 , 对于 电流 比较器 , 电压外 环 的输 出信号 作为 电流 内环 的给定 信号 。
平翻转 , 出低 电平 , 输 高端 的主 M S E O F T关 闭 , 低端 的
同 步 MOS E F T或续 流 二 极 管 导 通 , 电感 所 加 的 电 压 为
电压 误 差 放 大 器 输 出 连 接 到 P WM 比较 器 的
同 相端 ,WM 比较 器 的反 相 端 输入 信 号 为 斜 波 发 P 生 器输 出的连 续锯齿 波 , 由时钟 同步 信号 产生 。
每 一 个 开 关 周 期 开 始 时 ,WM 比较 器 的 反 相 P 端 电压 为 0 P ,WM 比 较 器 输 出 为 高 电 平 , 端 的 主 高
焊接设备
刘 松 : 电源 变 换 器 中 电 流模 式 和反相 端 V , n 反馈环 节 连接 到 V 阳
和 电 压 误 差 放 大 器 的 输 出 端 。 出 电 压 微 小 的 变 输
个 电 源 和 多 个 并 联 相 位 操 作 , 要 外 部 电 路 进 行 均 需
MO F T导通 , SE 电感所加 的电压为正 , 电感激磁 , 电流
线 性 上 升 ; WM 比较 器 的 反 相 端 电压 所 加 的 电压 为 P
电源转换电路原理

电源转换电路原理
电源转换电路是一种将一种电源的特性转换为另一种电源特
性的电路。
其原理基于电能的转换和调节,通过将输入电源的
电压、电流、频率或波形进行变换,得到符合输出设备要求的
电源特性。
常见的电源转换电路包括直流电源转换、交流电源转换和高
频电源转换。
直流电源转换电路的原理是通过变压器、整流电路、滤波电
路和稳压电路等组成。
首先,将AC(交流)电源转换为高频交流电源或直接使用DC(直流)电源;然后,使用整流电路将交流转换为直流;接着,通过滤波电路去除残余的交流成分;最后,使用稳压电路保持输出电压稳定。
交流电源转换电路的原理是通过变压器、整流电路、滤波电路、逆变电路和稳压电路等组成。
首先,使用变压器将输入电
源的电压变换到合适的值;然后,使用整流电路将交流电源转
换为直流电源;接着,通过滤波电路去除交流成分;最后,使
用逆变电路将直流电源转换为需要的交流电源。
高频电源转换电路的原理是通过高频开关器件(如MOSFET)和高频变压器等组成。
通过高频开关器件将输入电源转换为高
频交流电源,然后通过高频变压器将电压变换到合适的值,最
后使用整流电路和滤波电路得到稳定的输出电源。
总之,电源转换电路的原理是通过变换、调节和滤波等操作,将输入电源的特性转换为符合输出设备要求的电源特性。
不同
类型的电源转换电路根据具体需求选择不同的原理和组成部分,以满足不同设备的电源需求。
buck电路常用的控制方式

"Buck"电路是一种常用的DC-DC 变换器,用于将高电压的输入电源转换为较低电压的输出。
它通常用于电源管理和电能转换应用。
在"Buck"电路中,有几种常见的控制方式,用于调节输出电压和实现稳定的电压转换。
以下是一些常用的"Buck"电路控制方式:1.电压模式控制(Voltage Mode Control):这是一种常见的控制方式,其中反馈回路监测输出电压,并将其与一个参考电压进行比较。
控制器根据比较结果来调整开关管的占空比,以维持输出电压稳定。
电压模式控制适用于大多数应用,但在高转换比下可能需要特殊的设计考虑。
2.电流模式控制(Current Mode Control):电流模式控制是另一种常见的控制方式,它不仅监测输出电压,还监测输出电流。
通过控制输出电流的变化率,电流模式控制可以提供更好的动态响应和过载保护。
这种方式适用于需要快速响应和动态性能的应用。
3.恒频控制(Constant Frequency Control):在恒频控制下,开关频率是固定的,而开关管的占空比会根据输出电压的变化来调整。
这种控制方式对于某些应用中的干扰抑制和EMI(电磁干扰)管理可能更有优势。
4.变频控制(Variable Frequency Control):变频控制下,开关频率会根据负载变化而变化。
在低负载下可以降低开关频率以提高效率,而在高负载下可以提高开关频率以提供更好的响应性。
5.PID 控制:使用比例、积分和微分控制算法,可以在不同的负载条件下实现更精确的输出控制。
每种控制方式都有其优缺点,选择适当的控制方式取决于应用需求,如稳定性、动态性能、效率、EMI 等。
在实际应用中,工程师需要综合考虑设计目标和电路特性来选择合适的控制方式。
电流模式和电压模式的区别

电流模式和电压模式的区别
电流模式和电压模式是控制电源输出两种不同的控制方式。
大部分应用中电源都做为电压源,电压源指的是电压恒定不变,电流则从0到满量程变化。
在这种情况下,电源使用的是电压控制模式,电源将电压控制到一个不变的输出值,同时根据负载的情况调节电流的变化。
通常来说,电压源的阻抗都很小。
电流源的工作方式电压源很相似,不过它是将输出电流调节并限定到需要的值。
当电源按电流模式工作时,无论负载变化引起电压如何变化,包括短路,电流都是恒定不变的。
通常来说,电流源的阻抗都很大。
这两种模式可以用来控制电源的连续输出,但不能同时使用。
由于使用快速响应调节电路,这两种模式可以自动切换。
提供电压模式和电流模式的控制方式,客户可以在任何运行条件下来控制电源的最大电压或最大电流输出。
双向变换器工作原理

双向变换器工作原理双向变换器(bidirectional converter)是一种电子器件,用于实现直流电能在两个电路之间的双向转换。
它能够将直流电源的电能转换为适合于不同电压和电流的直流输出,并且能够在需要时将能量从负载返回到电源,实现能量的双向流动。
双向变换器的工作原理基于电力电子器件的开关控制和能量存储元件的运算。
其核心是开关电路,通常由功率场效应管(MOSFET)或者硅控整流器(SCR)等开关器件构成。
在正向变换模式下,输入直流电源的能量通过开关电路和能量存储元件转换为适合负载的电能。
在这个过程中,开关电路周期性地调整开关的通断状态,控制能量的流向和波形。
能量存储元件,例如电感和电容,存储和释放能量,并提供与负载匹配的电压和电流。
在反向变换模式下,当负载具有能源回馈能力时,双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
在这种情况下,开关电路以相反的方式工作,将电能从负载接回,并通过能量存储元件和开关器件转换为适合电源的直流电能。
双向变换器还包含控制回路和保护电路。
控制回路负责监测和控制开关电路的工作状态,以确保稳定的变换效果和保护负载和电源。
保护电路则负责监测并防止过压、过流、过温等异常情况的发生,以确保设备的安全运行。
双向变换器的工作原理可以通过如下示意图更直观地理解:输入直流电源──── 开关电路──── 能量存储元件──── 负载↑ ↑└───────────────── 反向变换模式─────────────┘在正向变换模式下,开关电路以一定频率进行开关操作,控制能量的流动方向。
能量存储元件存储和释放能量,以匹配负载的需求。
负载从能量存储元件获得适合的电压和电流,实现能量的输出。
在反向变换模式下,当负载具有回馈能源的能力时,双向变换器可以将能量从负载返回到电源。
开关电路以相反的方式操作,将电能从负载接回,并将其转换为适合电源的直流电能。
能量存储元件负责辅助能量的存储和释放,以平衡负载和电源之间的能量流动。
变换器的工作原理

变换器的工作原理
变换器是一种电子设备,用于将电能在不同电压、电流、频率或相位之间进行转换。
其工作原理基于电磁感应现象。
当交流电通过变压器的主线圈时,主线圈产生了一个可变的磁场。
这个变化的磁场通过铁心传导到次级线圈,并在次级线圈中诱导出一个电压。
根据法拉第电磁感应定律,电磁感应产生的电压大小与磁场变化率成正比。
因此,当主线圈中的电流变化时,次级线圈中的电压也会相应变化。
通过调整主线圈和次级线圈的匝数比例,可以使得输出电压与输入电压之间实现升压或降压的转换。
变换器也可以用于改变交流电的频率。
通过在变压器的次级线圈上接入额外的电子元件,如晶体管或开关管,可以实现对输入电流进行周期性的打开和关闭。
这样的操作导致了输入电流断断续续地流动,进而改变了整个电路中的频率。
除了变压和变频,变换器还可以实现相位转换。
通过将输入电流与一个额外的相位源进行比较,可以调整输出电流与输入电流之间的相位差。
这个相位差的大小取决于变压器和比较电路的设计。
总的来说,变压器以及额外的电子元件在变换器中协同工作,通过电磁感应、电子开关和相位比较等原理实现不同电压、电流、频率和相位之间的转换。
这种转换为电子设备的正常运行提供了重要的能源适配和传输的功能。
电压模式与电流模式的控制原理与优缺点

1、请分别说明电流模式和电压模式的控制原理,比较电流模式和电压模式的优缺点。
、请分别说明电流模式和电压模式的控制原理,比较电流模式和电压模式的优缺点。
What: 1. 电流模式控制Current mode control是指不但包含电压反馈, 而且包含(输入/ 输出)电感电流反馈的的控制模式. 书中讲的是峰值电流模式Peak Current mode.如果最终控制的是输出电感电流的话Peak Current mode是很有效的,但在控制输入电感电流时就牺牲了一些优点. 广义的电流模式还包括平均电流模式(Average currentmode), 平均电流模式克服了峰值电流模式缺点.2.电压模式只有电压反馈, 控制结构上只有电压反馈环.Why: 引入电流模式的原因是因为电流模式有单纯电压控制模式不可比拟的优点,包括:1. 对输入电压变化响应快对输入电压变化响应快2. 消除了磁通不平衡消除了磁通不平衡3. 控制器容易设计控制器容易设计4. 输出瞬态响应好输出瞬态响应好电流模式得缺点, 准确得说应该是峰值电流模式的缺点:a. 输入电压或输出电流变化都可能引起输出电压振荡, 需要slopecompensation.b. 抗干扰能力比较差抗干扰能力比较差c. Peak to Average error 电流峰值和平均值有误差电流峰值和平均值有误差电流峰值和平均值有误差How:图1 常见电压模式控制器结构常见电压模式控制器结构为参考其中Vfb 为电压反馈信号, Vref为参考是比较器信号, Vsw是三角波, A1是运放, A2是比较器可以看到电压控制器比较复杂可以看到电压控制器比较复杂1. 输入电压变大, 上升斜率变大, 脉变相应变小,有输入电压前馈的效果.2. 一个周期正负两个脉冲, 电压控制器输出不会瞬变, 所以两边管子的电流最大值是一样的,保证?B+=?B-, 防止imblance, 即便开始出现imblance, 一边电流变大,最低点越来越接近电压环控制器输出,所以脉宽变窄, 抑制变压器进一步饱和.3. 反馈控制设计变得容易, 这是因为, 引入电流环, 对于电压环来说对象特性发生了变化,电流模式的模型比较复杂, 是研究的热点问题之一. 但可以以push-pull电路为例做定性分析来说明这种变化的存在: 没有电流反馈时,电压控制器输出到输出滤波器的输入电压的传递函数是一个比例系数K, 电压控制器的控制对象就是一个LC滤波器(增益为K),输出受电感影响,设计电压环控制器的设计就比较复杂, 电流模式下,若电压控制器输出是按照正弦变化,则输出滤波器的输入平均电流是按照正弦变化, 也就是说, 电压控制器输出到输出滤波器输入平均电流的传递函数是一个比例系数, 因此,对于LC滤波以及负载而言, 前面的电路相当与一个电流源, 所以输出电压是输出电流和电容与负载并联阻抗之积, 电感的作用被消除,这样电压控制器就很好设计得多.值得提醒的是,以上定性分析是针对BUCK型的电路而言,但BOOST型的电路是不成立的, BOOST型的电路加入(输入)电感电流反馈后,电流环的模型就变得非常复杂. 4. 由3可见, 电流模式输出响应会比单纯电压模式好电流模式输出响应会比单纯电压模式好峰值电流模式控制器图2 峰值电流模式控制器Ifb,Vfb分别为电流,电压反馈电压反馈是电压参考信号信号Vref是电压参考信号A1,A4为运放, A2为比较器为比较器和电流控制器结构都比较简单可见电压控制器,和电流控制器结构都比较简单。
电流电压转换电路原理

电流电压转换电路原理电流电压转换电路是电子电路中常见的一种电路,它可以将电流和电压进行相互转换。
在实际应用中,我们经常会遇到需要将电流转换为电压或者将电压转换为电流的情况,这时就需要用到电流电压转换电路。
本文将介绍电流电压转换电路的原理及其应用。
电流电压转换电路的原理主要基于欧姆定律和基尔霍夫定律。
欧姆定律指出电流与电压成正比,而基尔霍夫定律则描述了电路中电流的分布和电压的分布。
基于这两个定律,我们可以设计出各种不同类型的电流电压转换电路。
一种常见的电流电压转换电路是电阻器。
电阻器可以将电流转换为电压,其原理是根据欧姆定律,当电流通过电阻器时会产生电压降。
通过选择合适的电阻值,我们可以将电流转换为我们需要的电压信号。
这种电流电压转换电路常用于传感器信号的处理中。
另一种常见的电流电压转换电路是运算放大器。
运算放大器是一种集成电路,它可以实现各种不同的电流电压转换功能。
通过设计合适的反馈电路,运算放大器可以将电流转换为电压,也可以将电压转换为电流。
运算放大器在信号处理、控制系统等领域有着广泛的应用。
除了电阻器和运算放大器,还有许多其他类型的电流电压转换电路,如电流源、电压源、电流传感器、电压传感器等。
这些电路在不同的应用场景中发挥着重要作用,为电子系统提供了灵活的信号处理和转换功能。
总的来说,电流电压转换电路是电子电路中非常重要的一部分,它可以实现电流和电压之间的相互转换,为电子系统的设计和应用提供了便利。
通过合理设计和选择合适的电路元件,我们可以实现各种不同类型的电流电压转换功能,满足不同应用场景的需求。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的电流电压转换电路,并进行合理的设计和调试。
只有深入理解电流电压转换电路的原理,我们才能更好地应用它,实现电子系统的功能和性能要求。
综上所述,电流电压转换电路是电子电路中的重要组成部分,它基于欧姆定律和基尔霍夫定律,实现了电流和电压之间的相互转换。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的电路,并进行合理的设计和调试,以实现电子系统的功能和性能要求。
电压型与电流型Buck变换器的分析比较

电流型buck变换器的特点
输出电压稳定
输入输出隔离
电流型buck变换器通过控制电感电流来调 节输出电压,具有较好的电压调整率和负 载调整率,能够实现输出电压的稳定。
电流型buck变换器采用变压器或电感作为 隔离元件,实现了输入和输出之间的电气 隔离,提高了安全性。
易于实现多路输出
开关频率固定
电流型buck变换器可以通过多个开关管和 电感的组合,实现多路输出,满足多路供 电需求。
通信电源
通信设备需要稳定的电源供应,电流型buck变换器能够提供稳定 的输出电压,适用于通信电源中。
03
电压型与电流型buck变 换器的比较
性能比较
电压型buck变换器 输出电压稳定,控制简单。 负载调整率较高,输出电压纹波较小。
性能比较
01
对输入电压变化敏感,需要额外的电压反馈环路。
02
电流型buck变换器
电流型buck变换器
定义与工作原理
定义
电流型buck变换器是一种通过控制电感电流来调节输出电压的电源转换器。
工作原理
电流型buck变换器采用电感作为储能元件,通过控制电感的电流来调节输出电压 。当开关管导通时,电感电流增加,电能被储存于电感中;当开关管关断时,电 感电流减小,输出电压的极性发生改变,从而实现电压的降低。
由于输出滤波器的作用,电压 型buck变换器的输出电流能力
相对较低。
电压型buck变换器的应用场景
电池供电设备
电压型buck变换器广泛应用于各种 电池供电设备中,如手机、平板电脑 等。
分布式电源系统
在分布式电源系统中,电压型buck变 换器可以用于将较高直流母线电压转 换为较低的直流输出电压。
变换器工作原理

变换器工作原理
变换器是一种电子设备,用于将电源的电压或电流变换到所需的电压或电流级别,并通过电感、电容或互感器等元件进行能量转换和传递。
变换器的工作原理取决于其类型和应用领域,下面介绍常见的几种变换器工作原理。
1. 电感耦合变压器:将输入电流通过一个或多个电感器耦合到输出电路的主要元件。
输入电感器的变化磁场会引起输出电路中的电流变化,从而实现电压或电流的变换。
2. 电容耦合变压器:通过连接一个或多个电容器来实现电压或电流的变换。
输入电路通过电容器将能量传递给输出电路,从而实现电压或电流的转换。
3. 开关电源变换器:使用高频开关器件(如MOSFET或IGBT)来周期性地切断和连接输入电流。
通过控制开关的开关频率和占空比,可以实现对输入电流的电压或电流变换。
4. 运放变换器:利用运放和其他被动元件(如电阻、电容和电感)来实现输入电压和输出电压之间的关系。
运放在反馈回路中提供放大和调节功能,以实现所需的电压或电流转换。
无论是哪种类型的变换器,其工作原理都涉及能量转换和传递,以及对输入电流或电压控制和调节的过程。
此外,还涉及元件的选择和设计,以满足输出电压或电流的要求,并提供稳定和高效的能量转换。
电力电子变换器的工作原理及分类

电力电子变换器的工作原理及分类电力电子变换器是一种将电能从一种形式转变成另一种形式的电力设备,它可以实现电力的调节、转换和控制。
本文将介绍电力电子变换器的工作原理及其常见的分类。
一、工作原理电力电子变换器的工作原理基于半导体器件的开关特性,通过对源电压的调节和转换来实现对负载电压和电流的控制。
1.开关模式电力电子变换器通过半导体开关器件(如二极管、MOS管、IGBT 等)的开和关,实现对输入电源进行切割,从而实现对负载电压和电流的控制。
开通时,输入电源的能量传递到负载;关闭时,能量传递中断。
2.脉冲宽度调制(PWM)脉冲宽度调制是电力电子变换器中常用的控制策略。
通过改变开关器件的导通时间比例,即调节脉冲宽度,可以实现对输出电压和电流的精确调整。
3.谐振模式电力电子变换器中的谐振模式是在特定情况下通过合理的电路设计和参数匹配,使得开关器件在合适的时间、状态下完成开关操作,从而提高变换器的能量效率。
二、分类根据不同的工作原理和应用场景,电力电子变换器可以分为多种类型。
以下是常见的几种分类方式:1.按输入输出电源类型分类(1)直流-直流变换器(DC-DC变换器):用于将直流电源的电压转换为不同电压等级的直流电源。
(2)直流-交流变换器(DC-AC变换器):将直流电源的能量转换为交流电能,常用于逆变器等应用中。
(3)交流-交流变换器(AC-AC变换器):用于改变交流电源的电压和频率,例如交流调压器。
2.按器件类型分类(1)二极管整流器:利用二极管的导通和截止特性,将交流电源转换为直流电源。
(2)可控硅整流器:利用可控硅开关进行整流控制,适合于高功率、高电压的整流应用。
(3)逆变器:将直流电源转换为交流电源,常用于太阳能发电系统、电动汽车等领域。
(4)斩波器:通过频率、相位和幅度等方式对交流电源进行调节,常用于电力系统的稳压调频。
3.按控制方式分类(1)电压型变流器:通过控制输出电压的大小和波形来实现对负载的控制。
电流模式与电压模式电路探析

第 1期
电气电子教 学学报
J OUR NAL O F EE E
V0 l _ 3 5 No . 1 F e b. 2 01 3
2 0 1 3年 2月
电 流 模 式 与 电压 模 式 电 路 探 析
曹新亮 ,樊延虎 ,雷文礼
( 延 安 大学 物 理 与电子信 息 学院 ,陕 西 延 安 7 1 6 0 0 0 )
CAO Xi n - l i a n g ,FAN Ya n — h u,LEI W e n - U
( C o l l e g e o fE l e c t r o n i c s I n f o r m a t i o n , 哟n U n i v e r s i t y, Y a h a n 7 1 6 0 0 0 ,C h i n a ) Abs t r a c t:Cu r r e n t 。 mo d e c i r c u i t i s wi d e l y u s e d i n mo d e m e l e c t r o n i c c i r c u i t .I t i s a t e a c h i n g ke y f o r i d e n t i ic f a t i o n a n d a n a l y s i s o n t h e c u r r e n t — mo d e a nd v o l t a g e — mo d e c i r c ui t . Ba s e d o n i mpe d a n c e p o i n t o f v i e w ,t h e e s s e n c e a n d
我们 在教 学过 程 中认 识 到 , 帮 助 学 生深 入 了解
变频器ai电压与电流转换原理

变频器ai电压与电流转换原理
变频器的AI 电压与电流转换原理是将输入的模拟电压信号转换为对应的模拟电流信号,以便于控制和监测。
下面是一般的转换原理:
1. 电阻分压:输入的模拟电压信号通过串联的电阻网络进行分压,将高电压信号转换为低电压信号。
2. 运算放大器:分压后的低电压信号经过运算放大器进行放大,以提高信号的精度和稳定性。
3. 电流转换:运算放大器的输出信号经过电阻负载,将电压信号转换为对应的电流信号。
4. 滤波:为了去除噪声和干扰,转换后的电流信号通常需要经过滤波处理,以获得更平滑的输出。
通过以上步骤,变频器可以将输入的AI 电压信号转换为对应的模拟电流信号,用于控制和监测电机的运行状态。
这种转换原理在工业控制和自动化领域中广泛应用,以实现对电机的精确控制和保护。
微型电流模式升压DCDC变换器

微型电流模式升压DCDC变换器微型电流模式升压DC-DC变换器是一种常用的电力转换设备,其主要功能是将低电压转换为高电压。
这种变换器在许多应用领域中广泛使用,例如电子设备、通信系统以及电动汽车等。
本文将介绍微型电流模式升压DC-DC变换器的工作原理、拓扑结构、控制策略以及一些应用实例。
微型电流模式升压DC-DC变换器的工作原理基于能量转移的原理。
当输入电压经过变压器被转换成高电压时,能量也随之转移到输出端。
变压器的工作原理是基于电感耦合的原理,在实际应用中,一般采用高频变压器。
变压器的一侧作为输入端,另一侧作为输出端。
在输入端,通过交流信号产生磁场,磁场通过磁耦合作用传输到输出端。
微型电流模式升压DC-DC变换器有多种拓扑结构,其中最常见的是Boost拓扑结构。
Boost拓扑结构由一个开关管、一个电感和一个输出电容组成。
开关管介于输入电压和地之间,通过开关周期性地打开和关闭来实现能量转换。
当开关管关闭时,电感储存磁能,并提供能量给输出电容;当开关管打开时,电感的缓冲电压提供能量给负载。
微型电流模式升压DC-DC变换器的控制策略是关键技术之一、常见的控制策略有脉宽调制(PWM)和电流模式控制(CMC)。
PWM控制策略通过调节开关管的占空比来控制输出电压。
CMC控制策略则通过调节电感电流来控制输出电压。
CMC控制策略在负载变化大的情况下具有较好的稳定性和动态响应性能。
微型电流模式升压DC-DC变换器在许多应用中具有重要的作用。
例如,电子设备中的分压转换器常采用该变换器来提供所需的电源电压。
通信系统中的放大器也常采用该变换器来达到增益效果。
电动汽车中的充电器也需要该变换器将输入电压转换为适合电池充电的电压。
综上所述,微型电流模式升压DC-DC变换器是一种常用的电力转换设备,其工作原理基于能量转移的原理。
Boost拓扑结构是其中最常见的一种。
控制策略采用PWM和CMC方式。
该变换器在电子设备、通信系统以及电动汽车等领域中有着广泛的应用。
DCDC-电源变换器中电流模式和电压模式相互转化

深圳新视纪-高清视频专家主页:论坛:/forum关于我们:作为视频处理的资深专家,我们总是习惯于推出业界第一的产品,为消费者带来更好的图像和使用便利。
虽然在我们推出产品后,市场上不断有跟风之作,但是我们总是可以继续推出更新更好更强大的视频处理产品。
这一切都是源于我们在视频领域深厚的功力和对消费者需求的了解。
同时,我们也非常欢迎您访问我们的论坛,给我们提意见,给我们提您想要的产品。
从C300、完美色差VGA,到完美三枪VGA,再到完美投影HDMI 我们的足迹:1、2002年初,推出C300(本产品已停产)中国大陆推出的第一款为游戏机设计的色差转VGA产品。
纯模拟转换确保最高图像质量。
输入:一组色差,输出:一组VGA2、2002年初,推出C200(本产品已停产)目前所看到的唯一一款纯模拟转换产品,图像质量是数字处理scale无法比拟的产品。
输入:VGA,输出:高清色差3、2007年4月,推出完美色差VGA(本产品已停产)特别为多种游戏机设计的色差转换VGA产品,第一次在游戏机产品中引入了1:1完美不变形显示概念。
输入:色差,480i到1080p。
对用所有游戏机,DVD,卫星接收机等设备。
输出:800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1440x900, 1920x1200, 1680x1050显示方式:在输入480i/p和576i/p的时候,以4:3方式显示:在4:3的屏上满屏完美不变形显示;在5:4的屏上加上下黑边完美不变形显示在16:10的屏上加左右黑边完美不变形显示在输入720p,1080i, 1080p的时候,以16:9方式显示:在4:3的屏上加上下黑边完美不变形显示;在5:4的屏上加上下黑边完美不变形显示在16:10的屏上加上下黑边完美不变形显示4、2008年9月,推出完美三枪VGA特别为三枪投影机、高端显像管显示器、带VGA输入大尺寸逐行电视机和无HDMI产品之平板电视而设计的产品。
变换器的工作原理

变换器的工作原理
变换器是一种将电能从一种形式转换为另一种形式的电气设备。
其工作原理基于电磁感应定律和能量守恒定律。
变换器主要由一个铁心和两个线圈组成,分别称为主线圈和副线圈。
主线圈通常由电源提供交流电源,而副线圈则连接到负载。
当交流电通过主线圈时,通过线圈产生的磁场会穿过铁心并诱导出副线圈中的电流。
这是基于电磁感应定律,即磁场变化会导致电场的变化。
由于线圈的绕组比例不同,主线圈和副线圈之间的电压和电流也会有所不同。
根据能量守恒定律,输入电能等于输出电能。
因此,变换器可以将交流电的电压升高或降低,同时也能调整电流的大小。
通过控制主线圈的输入电压和频率,变换器可以实现不同的转换操作。
例如,当输入电压较高时,变换器可以将其降低到适合负载的水平。
相反,当输入电压较低时,变换器可以将其升高到符合负载要求的水平。
除了改变电压和电流的大小外,变换器还可以实现直流电到交流电的转换,这种变换被称为逆变。
变换器还能实现交流电到直流电的转换,这种变换称为整流。
总之,变换器是通过利用电磁感应定律和能量守恒定律来将电
能从一种形式转换为另一种形式的电气设备。
它可以改变电压和电流的大小,实现不同形式的电能转换。
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3.2 理想电压模式中输入电压前馈形成的电流模式
对于输入电压的变化,目前通常采用输入电压前馈技术,来提高系统对输入电压变化的响应。输入电压前馈。图中的实线锯齿波为内部时钟信号产生的斜率固定为 k 的正常锯齿波,在没有电压前馈时,产生的占空比为 d • Ts ,则有以下公式:
Vc = k • d • Ts
4. 3斜坡补偿的电 模式趋向于为电压模式
理论上,当占空比大于50%时,电流模式就要加斜坡补偿,系统才能稳定的工作。否则,就会产生次谐波振荡。在实际的应用中,占空比大于40%时,就要加斜坡补偿。占空比大于50%时,斜坡补偿,由于电感充分激磁,而去磁不足,因此输出的电压将比预设定的值高,并将继续升高,直到较慢的电压控制回路调整电流设定点为止,然后输出电压又下降至低于期望值,形成次谐波振荡,其典型的特性就是在一个开关周期,脉冲宽度较宽,在下一个开关周期,脉冲宽度变窄,在每三个开关周期,脉冲宽度又变宽,如此反复。此时可以看到输出电压不稳定,有时还可以听到音频的噪声。
3 理的电压模式向电流电模式转化
3.1 1 理想电压模式中输出电容 ESR 取样形成的平均电流模式理想的电压模式
在一定的反馈网络参数下,很难在整个电压输入范围和输出负载变化范围内都能稳定的工作。输出负载变化可以通过加大输出电容同时使用 ESR 值大的电容来优化其动特性,尽管这样做导致系统的成本和体积增加,同时增大输出的电压纹波。 通常,从直观上理解,输出电容 ESR 和输出电容形成一个零点,对于电流模式,这个零点不是必需的,因为电流模式是单阶的系统,而且这个零点导致高频的增益增加,系统容易受到高频噪声的干扰。所以电流模式或者使用 ESR 极低的陶瓷电容,使 ESR 零点提升到更高的频率,就不会对反馈系统产生作用,或者再加入一个极点以抵消零点在高频段的作用,加入极点的方法就是在 ITH 管脚并一个对地的电容。
图2:电流模式的控制系统图
电流模式的Buck变换器需要精密的电流检测电阻并且这会影响到系统的效率和成本,但电流模式有更多的优点:①反馈内在cycle-by-cycle峰值限流;②电感电流真正的软起动特性;③精确的电流检测环;④输出电压与输入电压无关,一阶的系统容易设计反馈环,动态响应快、系统的稳定余量大稳定性好,增益带宽大,即便是输出只用陶瓷电容,也容易设计补偿,补偿管脚只用简单RC网络就能对输出负载瞬态作出稳定响应;⑤精确、快速的电流均流,易实现多相位/多变换器的并联操作得到更大输出电流;⑥允许大的输入电压纹波从而减小输入滤波电容,提高了输入的功率因素;输出允许用陶瓷电容,因此这种模式更省空间、省成本、体积更小、价格更便宜。但是,峰值电流模式中占空比大于50%时,系统的开环不稳定,产生次谐波振荡;而且系统会受到电流噪声的干扰而误动作。
输入电压前馈就是在内部锯齿波上加入随输入电压变化的斜坡,或者从 VC信号减去此斜坡。当输入电压突然增加时,内部锯齿波和外加斜坡之和的波形为图 3 中的虚线所示。
若外加斜坡的斜率为 ks ,则总的斜率为:k + ks ,注意到:ks ∝ Vin ,也就是 ks = k Vin •Vin ,所以此时的占空比为:
电源变换器中电流模式和电压模式相互转化
目前,电压模式和电流模式是开关电源系统中常用的两种控制类型。通常在讨论这两种工作模式的时候,所指的是理想的电压模式和电流模式。电流模式具有动态响应快、稳定性好和反馈环容易设计的优点,其原因在于电流取样信号参与反馈,抵消了由电感产生的双极点中的一个极点,从而形成单阶的系统;但正因为有了电流取样信号,系统容易受到电流噪声的干扰而误动作。电压模式由于没有电流取样信号参与反馈,系统也就不容易受到电流噪声的干扰。
从电压模式工作原理可以看到,系统没有内置的限流功能保护电路,同时对输入和输出的瞬变响应缓慢。为了提高系统的可靠性,需要外加限流保护电路,注意到限流保护电路只起限流的作用,并不参与系统的内部的反馈调节。
图1:电压模式的控制系统图
电压模式为单反馈环控制系统,环路增益是输出电容 ESR 的函数,因此反馈补偿设计比较复杂,需要更多额外的器件仔细设计补偿环路,来优化负载瞬态响应。另外,需要电解电容或钽电容稳定控制回路以维持良好的高频响应;在相同均方根工作电流的需求下,相同电容值的电解电容或钽电容比陶瓷电容的体积更大,同时输出电压的波动也更大。同时,由于环路的增益是输入电压的函数,需要输入电压前馈。用于限流控制的电流检测缓慢不准确。如果多个电源和多个并联相位操作,需要外部电路进行均流控制。另一方面,由于电流信号不参与反馈,系统不会受到电流噪声的干扰。
电压模式是 LC 形成的二阶系统,这个零点的引入可以一定的程度上抵消 LC 双极点的一个极点,使其向单阶系统转化。ESR 越大,作用越明显。因此电压模式输出电压通常使用 ESR大的电容。
另一方面,注意到,输出电压为:
VCO为输出电容的容抗上的电压,∆IL为电感的纹波电流,∆IL= α •Iout,α 为电流纹波系数,一般取 0.2 ~ 0.4。
1 电压模式的工作原理
电压模式的控制系统。反馈环路只有一个电压环,电压外环包括电压误差放大器,反馈电阻分压器和反馈补偿环节。电压误差放大器的同相端接到一个参考电压Vref,反馈电阻分压器连接到电压误差放大器反相端 VFB,反馈环节连接到 VFB和电压误差放大器的输出端 VC。输出电压微小的变化反映到 VFB管脚,VFB管脚电压与参考电压的差值被电压误差放大器放大,然后输出,输出值为 VC。
图4:斜坡补偿
图4中,红线斜坡补偿,实线三角形波为没有加斜坡补偿的电感的电流波形,虚线为加斜坡补偿的电感的电流波形。如果用下降沿的锯齿波电压,则其加在电压误差放大器的输出上,用以控制电流检测信号;如果用上升沿的锯齿波电压,则其加在电流检测信号上,然后与电压误差放大器的输出进行比较。注意到,内部的斜坡补偿将使总的电流斜坡减小,即斜坡补偿使真正的电感电流的斜率降低,从而促使变换器从电流模式向电压模式转化,所加的斜坡补偿越大,变换器越接近电压模式。同时,斜坡补偿也降低了电流环路的增益,降低的系统内部设定的限流点,使系统实际所加的负载电流值降低。
对于突发模式,输出电压完全由滞洄比较器控制,滞洄比较器控制通过检测输出电压的变化,将输出电压设定在允许的上限和下限的范围内,系统此时也是工作于标准的电压模式。
4. 2使 大的电感值趋向于电压模式
输出电感的选择及设计是基于输出 DC 电压的稳态和瞬态的要求。较大的电感值可减小输出纹波电流和纹波电压,减小磁芯的损耗,但在负载瞬变过程中改变电感电流的时间会加长,同时增大电感的成本和体积。较小的电感值可以得到较低的直流铜损,但是交流磁芯损耗和交流绕线电阻损耗会变大。
电压模式的反馈设计通常取穿越频率为1/5-1/10的开关频率。环路补偿采用III类补偿网络:3个极点和2个零点 [1]。2个零点安排在L-C谐振双极点附近,以抵消双极点产生的相位延迟;低频积分电路用以提高的低频直流增益;2个高频极点以产年高频噪声衰减,保证在0dB穿越频率以上环路增益保持下降。
2 电流模式的工作原
电压误差放大器输出连接到 PWM 比较器的同相端,PWM 比较器的反相端输入信号为斜波发生器的输出的连续锯齿波,由时钟同步信号产生。
每一个开关周期开始时,PWM 比较器的反相端电压为 0,PWM 比较器输出为高电平,高端的主 MOSFET 导通,电感所加的电压为正,电感激磁,电流线性上升;PWM 比较器的反相端电压所加的电压为时钟同步信号产生的锯齿波,电压从 0 开始上升。
然而,在实际的应用中,通常看似为电压模式的开关电源系统,即系统没有使用电流取样电阻检测电流信号,但也会采用其它的方式引入一定程度的电流反馈,从而提高系统动态响,如:利用输出电容 ESR 取样加入平均电流模式,通过输入电压前馈加入电流模式。另一方面,看似为电流模式的开关电源系统,在输出轻载或无负载时,系统会从电流模式进入电压模式。在使用大的电感时,或在占比大于 0.5 加入斜坡补偿后,系统会从电流模式向电压模式过渡。本文将讨论这些问题,从而帮助工程师在遇到系统不稳定的时候从理论上分析,找到解决问题的办法。
当 PWM 比较器的反相端电压增加到等于电压误差放大器输出电压 VC时,PWM 比较器输出从高电平翻转,输出低电平,高端的主 MOSFET 关闭,低端的同步 MOSFET 或续流二极管导通,电感所加的电压为负,电感去磁,电流线性下降。下一个开关周期开始的时钟同步信号到来时,主 MOSFET 又导通,如此反复。
电流模式的控制系统。在电流模式的结构中,反馈有二个环路:一个电压外环,另一个是电流的内环。电压外环包括电压误差放大器,反馈电阻分压器和反馈补偿环节。电压误差放大器的同相端接到一个参考电压 Vref,反馈电阻分压器连接到电压误差放大器反相端 VFB,反馈环节连接到 VFB和电压误差放大器的输出端 ITH。若电压型放大器是跨导型放大器,则反馈环节连接到电压误差放大器的输出端 ITH和地。目前,在高频 DCDC 的应用中,跨导型放大器应用更多。本文就以跨导型放大器进行讨论。输出电压微小的变化反映到VFB管脚, VFB管脚电压与参考电压的差值被跨导型放大器放大,然后输出,输出值为 VITH,跨导型放大器输出连接到电流比较器的同相端,电流比较器的反相端输入信号为电流检测电阻的电压信号 VSENSE。由此可见,对于电流比较器,电压外环的输出信号作为电流内环的给定信号。对于峰值电流模式,工作原理如下:在时钟同步信号到来时,高端的主开关管开通,电感激磁,电流线性上升,电流检测电阻的电压信号也线性上升,由于此时电压外环的输出电压信号高于电流检测电阻的电压,电流比较器输出为高电压;当电流检测电阻的电压信号继续上升,直到等于电压外环的输出电压信号时,电流比较器的输出翻转,从高电平翻转为低电压,逻辑控制电路工作,关断高端的主开关管的驱动信号,高端的主开关管关断,此时电感开始去磁,电流线性下降,到一个开关周期开始的时钟同步信号到来,如此反复 [2]。