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开关电源的数字峰值电压—峰值电流控制技术研究

陈妮  
【摘要】: 新一代处理器对为其供电的电源系统指标提出了越来越高的要求。由于开关电源的数字控制具有良好的灵活性、可扩展性、易于实现更优秀的电源管理方案等优点,因此得到了越来越多的关注。本论文旨在研究更有效的数字控制算法,以提高开关变换器的瞬态响应特性。论文重点分析了数字峰值电压—峰值电流(Digital Peak Voltage-Peak Current,DPV-PC)控制算法,在此基础上进一步研究了数字峰值电压—峰值电流控制的克服延时算法,并对这两种算法进行了分析和比较。 模拟峰值电压—峰值电流控制(V~2C控制)方式具有过电流保护及良好的动态响应;数字系统具有可编程性、很强的适应性与灵活性,具备易于监控、处理并适应系统条件的能力。本文研究的数字峰值电压—峰值电流控制方式结合了这两者的优点。论文研究了采用不同的数字脉冲宽度调制方式(单缘调制、双缘调制)的数字峰值电压—峰值电流控制的算法,以CCM模式(Continuous Conductive Mode,连续导电模式)Buck变换器为例,对基于不同调制方式的数字峰值电压—峰值电流控制算法进行了深入的研究;并针对数字控制系统固有的延时问题进行了分析,提出了克服延时的数字峰值电压—峰值电流控制算法(Improved Digital Peak Voltage-PeakCurrent,IDPV-PC),提高了控制系统的带宽和瞬态响应性能。 论文利用状态空间平均法建立了CCM模式数字峰值电压—峰值电流控制Buck变换器的小信号模型,得到了其输出阻抗、“输入—输出”传递函数和“控制—输出”传递函数。在仿真软件MATLAB6.5中建立了小信号的仿真模型,并进行了频域的小信号仿真分析。分析表明,IDPV-PC控制方法对于负载突变具有比DPV-PC控制更快的响应速度。 论文对数字峰值电压—峰值电流控制方法、克服延时的数字峰值电压—峰值电流控制方法的动态性能进行了仿真研究,结果表明,后者具有更快的瞬态响应。


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