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文檔簡介
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
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