一種優(yōu)化PSM控制電路的設(shè)計(jì).pdf

1、目前,在開(kāi)關(guān)電源中有兩種常見(jiàn)的調(diào)制模式:脈寬調(diào)制模式(PWM,Pulse Width Modulation)和脈頻調(diào)制模式(PFM,Pulse Frequency Modulation)。但PWM在輕載時(shí)效率較低,而PFM由于頻譜分布隨機(jī),不利于后續(xù)濾波器的設(shè)計(jì)。迄今大部分產(chǎn)品都主要采用PWM或PFM調(diào)制模式。新近一種新型的調(diào)制方式——脈沖跨周期調(diào)制模式(PSM,Pulse Skip Modulation)則正好可以彌補(bǔ)上述兩種調(diào)制模式

2、的缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)大量仿真研究表明,該調(diào)制模式具有輕載時(shí)效率高、響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)、電路易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。但PSM也具有不可避免的缺點(diǎn):輕載時(shí)輸出電壓紋波較大,且易引入音頻噪聲。針對(duì)PSM調(diào)制模式的缺點(diǎn),本論文基于數(shù)字控制提出一種優(yōu)化的PSM調(diào)制模式。它通過(guò)在純PSM的最大占空比和跳周之間加入一些中間占空比來(lái)減小輸出電壓紋波和避免開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)入音頻范圍。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:這種優(yōu)化的PSM控制是一種應(yīng)用于中小功率開(kāi)關(guān)電源很有吸引力的解決方案

3、。本文作者有幸參與課題組關(guān)于PSM調(diào)制模式的研究工作,并在老師的指導(dǎo)下著重研究并設(shè)計(jì)了一種優(yōu)化的PSM控制模式。主要工作包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容:
　　1)對(duì)PSM調(diào)制分別在三種工作模式下的輸入輸出電壓關(guān)系,輸出電壓紋波以及系統(tǒng)效率進(jìn)行研究,并與相同條件下PWM調(diào)制模式性能進(jìn)行比較。
　　2)針對(duì)PSM調(diào)制模式的缺點(diǎn)提出一種優(yōu)化的PSM調(diào)制模式,并基于能量平衡原理和能量交疊原理就其穩(wěn)定性和占空比選取情況進(jìn)行理論研究。
　　

4、3)設(shè)計(jì)基于FPGA方案的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng),包括PSM調(diào)制、優(yōu)化PSM調(diào)制的算法,并給予實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果及分析。
　　4)采用電壓電流雙環(huán)控制,設(shè)計(jì)基于上述優(yōu)化PSM調(diào)制的控制電路,根據(jù)負(fù)載情況選擇合適占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓;并設(shè)計(jì)關(guān)鍵子電路模塊,包括電壓基準(zhǔn)源、數(shù)字控制和序列檢測(cè)電路、電流檢測(cè)和電流極限比較器電路。分析研究表明,本論文設(shè)計(jì)的基于優(yōu)化PSM調(diào)制模式的控制電路能夠提高SMPS變換系統(tǒng)的效率、減小輸出電壓紋波、避免系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)入音