數(shù)字電源快速響應(yīng)非線性算法和數(shù)字PID補(bǔ)償?shù)难芯?pdf

1、相比模擬控制開(kāi)關(guān)電源，數(shù)字控制開(kāi)關(guān)電源具有適應(yīng)性強(qiáng)、可編程、設(shè)計(jì)周期短、易集成、易管理等優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電源逐漸在某些高端應(yīng)用領(lǐng)域取代了模擬電源的地位，市場(chǎng)占有率逐漸上升。傳統(tǒng)的數(shù)字電源由ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器，Analog Digital Converter）轉(zhuǎn)換模擬輸入信號(hào)，應(yīng)用數(shù)字PID(比例-積分-微分，Proportion Integral Differential)補(bǔ)償，通過(guò)數(shù)字PWM（脈寬調(diào)制，Pul

2、se Width Modulator）計(jì)算出占空比控制信號(hào)。由于ADC的采樣延時(shí)，數(shù)字電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，針對(duì)這一點(diǎn)本文引入非線性控制算法來(lái)達(dá)到快速響應(yīng)的目的。數(shù)字 PID補(bǔ)償和非線性算法是本文的重點(diǎn)研究對(duì)象。論文的工作內(nèi)容如下：
　　本文的研究基于一款 PWM/PSM雙模切換的數(shù)字電源，應(yīng)用了數(shù)?；旌霞呻娐返脑O(shè)計(jì)方法，其中數(shù)字流程使用成熟的 EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，Electronic Design Automation）

3、軟件設(shè)計(jì)。討論了數(shù)字電源特有的量化效應(yīng)和極限環(huán)效應(yīng)。
　　本文給出了數(shù)字電源的整體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分解每個(gè)子模塊的結(jié)構(gòu)和功能，包括ADC、DPWM、軟啟動(dòng)模塊、模式切換模塊和功率級(jí)電路。詳細(xì)介紹本文數(shù)字電源工作的兩種工作模式，給出數(shù)字電源狀態(tài)機(jī)切換的順序和工作時(shí)序。
　　關(guān)于數(shù)字PID補(bǔ)償模塊的設(shè)計(jì)，本文重點(diǎn)介紹數(shù)學(xué)模型的建立、數(shù)字PID模塊的IIR（無(wú)限沖激響應(yīng)，Infinite Impulse Response）濾波器實(shí)現(xiàn)、H

4、DL(硬件描述語(yǔ)言，Hardware Description Language)代碼的自動(dòng)生成和定點(diǎn)數(shù)的確定。最后給出前端仿真結(jié)果，完成后端物理設(shè)計(jì)。
　　引入了非線性控制算法，包括電荷平衡算法、遲滯控制算法和非線性增益算法，給出每種算法的原理和穩(wěn)定性分析。對(duì)后兩種非線性算法給出了基于本文數(shù)字電源的應(yīng)用和實(shí)際負(fù)載階躍的瞬態(tài)仿真結(jié)果。相比純線性控制，引入非線性控制算法后數(shù)字電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度得到了2μs的提高。
　　最后給出本