重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院, 重庆 400065
为了在轻重负载条件下获得更高的转换效率, 采用分段式结构和导通电阻更小的NMOS作为输入级, 并采用PWM/PFM双调制方式, 设计了一种Buck型DC-DC转换器。为解决PWM/PFM调制信号切换问题, 采用零电流检测方式进行切换。利用断续导通模式(DCM)和连续导通模式(CCM)下端NMOS管导通时电感电压的不同, 检测下端NMOS在导通时电感电压大于零的周期。当电感电压大于零的周期大于2时, 则处于DCM模式并自动采用PFM调制模式, 关闭一部分功率管以减小开关频率和功率管寄生电容, 优化轻载效率; 反之则处于CCM模式并采用PWM调制。仿真结果表明, 在负载电流10~1 000 mA范围内, 该电路可以在两种调制模式平稳切换, 在800 mA时峰值效率可提升到96%以上。
DC-DC转换器 零电流检测 PFM调制 PWM调制 DC-DC converter zero current detection PFM modulation PWM modulation DCM DCM CCM CCM
1 南京信息工程大学计算机与软件学院, 江苏 南京 210044
2 国防科技大学第六十三研究所, 江苏 南京 210007
在全数字发信机系统中, 射频脉宽调制(RF-PWM)将基带调制信号的幅度与相位信息编码为输出脉冲的宽度和位置。由于数字信号处理器件的非理想特性, 其时钟信号的上升沿和下降沿存在抖动误差, 影响 RF-PWM的输出信号质量。基于 3种 RF-PWM实现方案, 本文通过公式推导确定了时钟抖动引入的非线性失真项, 并给出了时钟抖动影响下不同方案输出脉冲信号底噪的数学解析式。最后利用 Matlab软件, 对不同方案在时钟抖动条件下的基波、奇次谐波和底噪进行仿真验证, 结果证明理论推导正确; 同时对信号的矢量幅度误差(EVM)和邻信道功率比(ACPR)进行仿真, 分析出时钟抖动对信号带内外性能的影响。结果表明, 时钟抖动引入的非线性失真主要体现为底噪的抬高; 不同 RF-PWM实现方案时钟抖动的影响特性各有不同, 其中五电平方案对时钟抖动影响具有抑制效果, 且随时间分辨力的增大而增大。
全数字发信机 时钟抖动 射频脉冲宽度调制 移相控制 固定门限 All-Digital Transmitter(ADTx) timing jitter Radio Frequency Pulse Width Modulation(RF-PWM) outphasing fixed threshold 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(3): 340
中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
利用脉冲激光源,对一种采用0.35 μm BiCMOS工艺PWM控制器作为控制核心的DC/DC变换器的瞬时电离剂量率效应进行研究。采用光斑直径为10 mm、波长为1 064 nm、脉宽为10 ns、能量从3 μJ到2 400 μJ的激光对DC/DC变换器进行照射试验,监测DC/DC变换器在不同能量激光下的响应,并与脉冲γ射线的试验结果进行对比分析。试验结果表明,该DC/DC变换器在能量3 μJ到577 μJ激光照射下输出扰动时间约为4.3 ms,输出闭锁阈值在1 031 μJ左右。
脉冲激光 PWM控制器 DC/DC变换器 瞬时电离效应 pulsed laser PWM controller DC/DC converter transient dose rate effect
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610000
2 中国科学院光束控制重点实验室,成都 610000
3 中国科学院大学,北京 100000
速度闭环回路被广泛应用于光电跟踪系统的转台电机的驱动控制。良好的电机速度闭环响应特性可以有效提高光电系统对目标的跟踪精度。转台电机是通过逆变放大器输出的脉宽调制(PWM)电压进行驱动的。随着光电跟踪系统的性能要求和电磁兼容性需求的不断提高, 必须使用逆变器输出滤波器对PWM驱动电压所造成的电磁噪声干扰进行抑制。传统上, 滤波器的设计方法是通过提高其插入损耗加强对电磁噪声的抑制, 但对滤波器给电机控制造成的影响分析不足。针对该问题, 深入研究了具有代表性的LC滤波器对电机速度闭环控制的影响。建立了存在滤波器时的电机被控对象特性模型, 并分析了其传递函数特性。提出了一种在不降低LC滤波器插入损耗的前提下, 减小其对速度闭环控制影响的滤波器设计方法, 并通过光电吊舱的速度闭环控制实验证明了所提方法的有效性。
PWM电机驱动 速度闭环控制 LC滤波器 PWM motor drive velocity-loop control LC filter
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
2 电子科技大学 广东电子信息工程研究院, 广东 东莞 523808
对一种车用恒流/恒压模式的四开关Buck-Boost变换器的控制策略进行了研究。在输入输出电压接近时引入Buck-Boost模式,从而在不同输入输出电压大小关系下,通过检测功率管占空比大小,实现Buck模式、Boost模式和Buck-Boost模式之间的平滑切换,提高了系统的稳定性。通过设计最大值选择电路,使变换器在充电应用中自动从恒流模式切换到恒压模式,模式切换平滑稳定。仿真结果表明,在24 V输出电压下,变换器从Buck模式切换到Buck-Boost模式时,输出电压下冲为9.2 mV,变换器从Boost模式切换到Buck-Boost模式时,输出电压下冲为92 mV。变换器在Buck模式与Boost模式下均能实现恒流/恒压模式的自动平滑切换。
四开关Buck-Boost变换器 模式切换 恒流/恒压 four-switch buck-boost converter PWM PWM mode transition constant current and constant voltage
重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院， 重庆 400065
为了解决PWM DC-DC在轻负载时转换效率骤降的问题，设计了一种分段输出级PWM DC-DC电路结构，用以优化轻负载时的转换效率。该设计引入了负载电流检测电路，对输出电流进行采样并检测。在重载情况下，所有功率MOSFET同时输出。当负载电流减小，逐级关闭各段功率MOSFET，直至在最轻载情况下用最小尺寸的功率MOSFET进行输出。实验结果表明，在1~200 mA负载范围内，电路的转换效率变化较为平缓；在负载为1 mA时，电路的转换效率为81%。
分段输出 负载电流检测 转换效率 segmented output PWM PWM load current detection conversion efficiency
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室， 成都 610054
基于原边反馈反激变换器结构，提出了一种适用于PWM、PFM调节模式的动态调节前沿消隐电路。首先，当系统工作在PWM或PFM模式时，分别检测输出电流信息和系统工作频率，产生动态调节的前沿消隐信号，避免了辅助绕组高频振荡导致的膝点电压误采样。其次，通过动态调节前沿消隐时间，减小了全负载范围内膝点采样电路的功耗。设计的原边峰值电流采样电路能获得输出电流信息和系统工作频率信息，避免了反激变换器工作条件变化时前沿消隐时间非线性调节导致的膝点电压误采样。基于0.18 μm BCD工艺对电路进行设计。仿真结果表明，该电路产生的动态调节前沿消隐时间误差的最小值为4%。
反激变换器 PWM/PFM调节模式 膝点电压 前沿消隐 动态调节 flyback converter PWM/PFM regulation mode knee voltage leading edge blanking dynamic regulation
为了在较宽负载范围内获得高的转换效率，采用PWM调制与PSM调制相结合的调制模式，设计了一种混合调制方式DC-DC转换器。设计了一种简单的自适应调制方式切换电路，利用斜坡发生电路的斜坡下降沿，设计了一种新颖的最小占空比信号OSC、VRAMP信号和时钟信号VCLK同步发生电路，简化了电路规模。在轻负载时，采用占空比和输出电压同时检测的方法，将调制模式自动切入PSM调制模式，减小了开关电路工作频率，静态损耗减小了40%。采用65 nm CMOS工艺进行设计。仿真结果表明，该电路在两种调制方式之间可以平稳切换，1 mA负载时工作效率提升到863%。
DC-DC转换器 最小占空比信号 PSM调制 PWM调制 DC-DC converter minimum duty cycle signal PSM modulation PWM modulation
江南大学 电子工程系 物联网技术应用教育部工程研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种具有动态参考功能的高灵敏度、超低功耗PWM比较电路。该电路采用动态参考和多路径正反馈动态比较器, 使连续的输入信号比较后生成一串离散数字信号, 逻辑处理后转成占空比变化的脉冲。基于65 nm CMOS工艺, 在1.2 V电源电压、200 MHz时钟频率下, 对该电路进行了验证。结果表明, 该电路的整体延迟时间有所增加, 平均电流为5.958 μA, 分辨率为800 μV。功耗仅8.1 μW, 为传统静态PWM比较器的5.2%。
动态参考 动态比较器 超低功耗 低延时 PWM PWM dynamic reference dynamic comparator ultra-low power consumption low latency
1 唐山学院 计算机科学与技术系, 河北 唐山 063000
2 浙江大学 机械工程学院，浙江 杭州310058
激光结构光视觉测量过程中被测物体的表面材质差异、表面几何曲率大小均会影响到实际采集的激光光斑图像质量，从而影响到测量数据处理的精确度和准确性。为了适应工业测量中多变的被测对象特性和使用环境，对结构光源的激光二极管进行电流控制。在分析mW级别小功率激光二极管工作特性的基础上，提出了一种使用上位机和ARM微控制器的微小功率半导体激光器智能控制器的低成本设计方案。研究了数字PWM信号驱动激光二极管的技术，使用ARM微控制器生成PWM信号输出，然后PWM数字信号通过光电隔离的阻容滤波电路、运放电压跟随、调理电路以及压控恒流源电路(V-I)驱动半导体激光二极管的电流大小。激光控制器的PWM信号的占空比、基准频率通过上位机串行Modbus协议通讯进行快速设定。系统经过激光结构光投影成像实验进行验证，适时调整激光结构光输出强度大小，可优化激光视觉测量系统的测量输出和适应性。通过实验验证的结果表明，系统可以稳定运行。
激光测量 半导体激光器 PWM 激光控制器 小功率 laser measurement semiconductor laser PWM laser controller miniwatt 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200180
