单周期控制Boost DC/DC变换器分析与设计

图3(a)所示.

式(9)可以通过图4(a)的复位积分电路来实现。其中U+=Um，U1=-RSiL，U-=-UmD，时间常数RC1等于RS触发器时钟Clock的周期时间TS。图4（b）为占空比D的示意图，当U-减小到U+时，积分结束。

3 仿真分析

根据前面的论述，可以构建出双环单周期控制Boost电路，如图5所示。为了验证其可行性以及更加明确系统各模块之问的关系，本文采用Saber软件进行了仿真分析，仿真参数如下：

　　输入电压 Ui=110V；

　　开关频率 fs=100kHz：

　　输出电压 U0=300V；

　　输出功率 P0=300W。

图6为仿真结果，图6(a)为比较器输入端电压U-、U+以及输出RS触发器复位脉冲信号R的局部展开波形；图6(b)为RS触发器PWM信号产生波形；图6(c)为输出电压U0以及电感电流波形。

仿真结果表明，双环单周期控制策略是可行的，复位积分电路各模块之间能按设计的逻辑工作，输出电压稳定在300V。

4 实验验证

4.1 实验样机设计

图5中虚线框中的控制电路可以用新型芯片IRll50S来实现，如图7所示。lRll50S是一种工作于连续模式的基于单周期控制技术的控制芯片，具有过压保护、欠压保护、空载保护、峰值电流控制以及软启动功能。该芯片只有8个引脚，采用S0-8封装，有很强的驱动能力，最大驱动电流达到1.5A，频率设定只需通过一个电阻R2来调节，整个控制系统十分简单。

本文应用该芯片设计了一台原理样机，实验主要参数为：输入电压80~250V，Boost电感780μH，工作频率f=100kHz，输出电压U0=300V，过压保护电压360V，额定功率300W，采样电阻O.1Ω，输出滤波电容：330μF/450V。

4.2 实验结果及分析

从图8和图9可以看出，随着输入电压增加，占空比逐渐减小，输入电流减小，检测电阻端电压(负压)也减小，从而误差放大器的输出Um也减小。

　

图10和图l1表明，随着输入电压的增加，输出电压稳定在300V。

图12是该变换器的空载损耗曲线图，可以看出，随着输入电压的增加，输入电流减小，损耗逐渐减小，当输入电压达到180V后，损耗基本稳定在0.51W。

随着输入电压的增加，系统的效率逐渐增加，主要是由于输入电流的减小，系统的损耗有所减小。满载情况下，输入电压为220V时效率最高，达到了97.9％。

5 结语

本文介绍了单周期控制技术的基本原理，研究了单周期控制Boost变换器的一种双环控制方案，应用仿真分析证实了其可行性，并应用基于单周期控制技术的芯片IRll50S设计制作了一台实验样机。实验证明，采用这种控制方案的Boost变换器工作稳定，整机效率高，系统具有良好的性能。