一種高效率低紋波數(shù)字Buck變換器的設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)字控制的開關(guān)電源目前受到廣泛的重視，因?yàn)槠渚哂谐錾脑诰€可編程能力、先進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)能力、更好的效率優(yōu)化能力，以及不存在模擬電源中常見的工藝偏差、老化、溫度影響等問題。而在全球能源短缺的大背景下，電源的轉(zhuǎn)換效率成為當(dāng)前普遍關(guān)注的研究熱點(diǎn)。另一方面，隨著電源技術(shù)朝著低壓大電流的方向發(fā)展，也對(duì)電源的輸出電壓紋波提出了更高的要求。
　　論文的主要工作是設(shè)計(jì)一種高效率低紋波的數(shù)字降壓(Buck)型變換器。傳統(tǒng)的數(shù)字脈寬調(diào)制(Digital

2、PulseWidthModulation，DPWM)模式控制的開關(guān)電源，其在重載下可以獲得比較理想的效率和紋波特性，而在輕載下則效率欠佳。論文旨在提高Buck變換器的全載效率，為此，在輕載下引入了跳脈沖(PulseSkipModulation，PSM)模式控制，并依據(jù)負(fù)載適當(dāng)變動(dòng)跳脈沖的初始占空比，以兼顧變換器的效率和紋波特性。論文首先介紹了Buck型變換器的基本結(jié)構(gòu)、相關(guān)工作原理和功率損耗源，在此基礎(chǔ)上討論了影響變換器效率的因素;其次

3、，論文對(duì)Buck型變換器不同工作模式下的輸出電壓紋波進(jìn)行了分析，得出輸出電壓紋波的影響因素;再次，論文建立了Buck型變換器的能量解析模型，依據(jù)此模型并結(jié)合Buck型變換器的紋波特性，給出了PSM的優(yōu)化方案，即根據(jù)負(fù)載分段給出占空比。最后，論文設(shè)計(jì)了DPWM/PSM模式切換的Buck型變換器，并進(jìn)行了FPGA實(shí)物系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證。
　　經(jīng)測(cè)試，本文所設(shè)計(jì)的高效率變換器系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率重載下能夠達(dá)到85％，輕載效率約為70％;輸出電壓紋波