摘要:建立了數(shù)字控制DC/DC開關(guān)電源閉環(huán)系統(tǒng)的s域小信號(hào)模型,采用數(shù)字重設(shè)計(jì)法針對(duì)給定的系統(tǒng)季數(shù)設(shè)計(jì)了數(shù)字補(bǔ)償器。應(yīng)用SISO Design Tool仿真平臺(tái),在伯德圖分析和根軌連法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了連續(xù)城的模擬補(bǔ)償器,并進(jìn)行了離散化處理。在建立系統(tǒng)s城模型時(shí)引入了模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字脈寬調(diào)制發(fā)生器產(chǎn)生的延遲效應(yīng),使補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)考慮了采樣速率對(duì)系統(tǒng)的影響,改善了傳統(tǒng)離散設(shè)計(jì)的誤蓋。基于教字重設(shè)計(jì)法構(gòu)建的數(shù)字補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈寬調(diào)制信號(hào)的可編程精確控制,保證了變換器閉環(huán)工作良好的動(dòng)態(tài)特性。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的數(shù)字補(bǔ)償器的性能。關(guān)鍵詞:數(shù)字控制系統(tǒng);模數(shù)轉(zhuǎn)換;數(shù)字重設(shè)計(jì)法;數(shù)字補(bǔ)償器;數(shù)字脈寬調(diào)制1引言傳統(tǒng)的開關(guān)電源采用模擬控制技術(shù),使用比較器、誤差放大器和模擬電源管理芯片等元器件來調(diào)整電源輸出電壓,存在著控制電路復(fù)雜、元器件數(shù)量多以及控制電路成型后很難修改等缺點(diǎn),不利于開關(guān)電源的集成化和小型化。近年來隨著微電子學(xué)的迅速發(fā)展,電源的控制也已經(jīng)由模擬控制、模數(shù)混合控制,進(jìn)入到數(shù)字控制階段”,具有可編程性、設(shè)計(jì)可延續(xù)性、元件數(shù)量減少、先進(jìn)的校正能力等優(yōu)點(diǎn)。以往由于DSP等控制芯片的高成本,數(shù)字控制多用于大功率AC/DC變換器、PFC功率因數(shù)校正等場合”,而對(duì)于DC/DC高頻開關(guān)電源只是實(shí)現(xiàn)了一些數(shù)字化的簡單應(yīng)用,如采用MCU提供保護(hù)、監(jiān)控和通信功能。隨著數(shù)字控制芯片成本的降低,數(shù)字控制也逐漸應(yīng)用于DC/DC直流變換器,直接參與電源的反饋回路控制,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采樣補(bǔ)償和PWM調(diào)節(jié)的數(shù)字化。數(shù)字PID補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵,直接決定了電源的輸出精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等指標(biāo)。近年來對(duì)DC/DC開關(guān)電源的數(shù)字補(bǔ)償器的建模研究已有很多論述],主要基于數(shù)字重設(shè)計(jì)法和直接數(shù)字設(shè)計(jì)法。數(shù)字重設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)模擬電源研究方法的基礎(chǔ)上,首先將數(shù)字電源簡化為一個(gè)連續(xù)的線性系統(tǒng),忽略了采樣保持器效應(yīng)后設(shè)計(jì)模擬補(bǔ)償器,然后采用雙線性近似(Tustin)、匹配零極點(diǎn)(MPZ)等方法對(duì)其離散化得到數(shù)字補(bǔ)償器。直接數(shù)字設(shè)計(jì)是直接建立零階保持器和被控對(duì)象的離散模型,再構(gòu)建包括離散補(bǔ)償器的反饋系統(tǒng)。數(shù)字重設(shè)計(jì)和直接數(shù)字設(shè)計(jì)法在高采樣速率下設(shè)計(jì)的數(shù)字補(bǔ)償器性能差別不是很大,只是在低采樣速率下直接數(shù)字設(shè)計(jì)更加精確。
標(biāo)簽: 開關(guān)電源 環(huán)路補(bǔ)償
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本論文以西安電子科技大學(xué)電路CAD所的科研項(xiàng)目“電源管理類集成電路關(guān)鍵技術(shù)理論研究與設(shè)計(jì)”為背景,設(shè)計(jì)了一款高性能降壓型DC-DC和LDO雙路輸出控制器XD8912.論文首先對(duì)電源管理技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢作了介紹;隨后分析了線性穩(wěn)壓器及開關(guān)穩(wěn)壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,并對(duì)電壓模降壓型PWM DC-DC的原理及其環(huán)路穩(wěn)定性做了深入的研究;最后詳細(xì)介紹了XD8912的設(shè)計(jì)過程,包括芯片性能系統(tǒng)規(guī)劃、特性分析、電路實(shí)現(xiàn)以及仿真驗(yàn)證。XD8912不僅集成了大電流、高效率的電壓模降壓型PWM控制器,而且也集成了小電流、低噪聲的線性穩(wěn)壓控制器,可以為高性能顯卡、主板等設(shè)備供電。芯片采用同步整流技術(shù),避免了肖特基二極管的使用,大大提高了芯片的工作效率。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)了微調(diào)電路提高了電壓基準(zhǔn)的精度。設(shè)計(jì)了內(nèi)部頻率補(bǔ)償電路取代芯片外部的補(bǔ)償電容,有效提高了芯片的集成度。另外,芯片還集成了完備的保護(hù)電路,包括過溫保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)等.文中對(duì)XD8912的系統(tǒng)及主要功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并基于0.6um BCD工藝,利用Viewdraw,Hspice等EDA軟件,完成了電路的設(shè)計(jì)和前仿真驗(yàn)證仿真結(jié)果表明,電路功能和性能指標(biāo)均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
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標(biāo)簽: 模具設(shè)計(jì) 動(dòng)畫
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標(biāo)簽: 單片機(jī)實(shí)用 技術(shù)教程
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標(biāo)簽: 單片機(jī) 精品課 教程 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
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