一種高效率低紋波數字Buck變換器的設計.pdf

1、數字控制的開關電源目前受到廣泛的重視，因為其具有出色的在線可編程能力、先進的算法實現能力、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，電源的轉換效率成為當前普遍關注的研究熱點。另一方面，隨著電源技術朝著低壓大電流的方向發(fā)展，也對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計一種高效率低紋波的數字降壓(Buck)型變換器。傳統(tǒng)的數字脈寬調制(Digital

2、PulseWidthModulation，DPWM)模式控制的開關電源，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，并依據負載適當變動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型變換器的基本結構、相關工作原理和功率損耗源，在此基礎上討論了影響變換器效率的因素;其次

3、，論文對Buck型變換器不同工作模式下的輸出電壓紋波進行了分析，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，依據此模型并結合Buck型變換器的紋波特性，給出了PSM的優(yōu)化方案，即根據負載分段給出占空比。最后，論文設計了DPWM/PSM模式切換的Buck型變換器，并進行了FPGA實物系統(tǒng)的測試驗證。
　　經測試，本文所設計的高效率變換器系統(tǒng)轉換效率重載下能夠達到85％，輕載效率約為70％;輸出電壓紋波