峰值電流開關變換器系統(tǒng)建模與子電路實現(xiàn).pdf

1、電子科學技術和各類通信終端的日新月異的進展使得人類在處理各項社會活動的過程中變得越來越高效，而一個可靠性高、功耗低、性能參數(shù)優(yōu)良的電源是所有通信終端與電子設備能夠正常運行的首要前提。電源模塊是構成一個整機系統(tǒng)核心部件之一，而微電子技術近些年在全球范圍內(nèi)的高速發(fā)展使得對各種各樣模塊電路的集成化成為了可能。相比于一個電子系統(tǒng)龐大的電源模塊，集成化電源芯片的優(yōu)點在于可使其功耗變低、轉換效率變高、體積變小、驅動能力變強、電路可靠性變高。

2、　　本文主要對峰值電流控制模式下的Buck型開關變換器進行了建模研究與子模塊電路的設計實現(xiàn)，研究工作主要包括：
　　分析了開關變換器的基本結構與原理。通過對開關變換器的理論研究，分析了當前開關變換器的主要類型。分析主要包括，功率級開關主回路類型，控制回路調(diào)制模式，控制采樣策略，主回路導電模式。并在分析基礎上得出結論：采用PWM調(diào)制，電流采樣型控制，連續(xù)導電模式的轉換器具有更好的輸入調(diào)整率、負載調(diào)整率以及轉換效率。
　　建立了

3、峰值電流型開關變換器的系統(tǒng)模型。通過理論計算，采用Simulink建立了時域模型以及采用Matlab建立了頻域模型。分析了模型仿真結果并提出控制回路的控制策略。模型建立的工作依次為功率級開關回路模型，負反饋控制回路模型以及系統(tǒng)模型。其中開關回路建模主要包括，非理想?yún)?shù)的等效、大信號模型、條件假設研究、小信號模型、傳遞函數(shù)提取；負反饋控制回路建模主要包括，電壓環(huán)路采樣、電壓環(huán)路誤差放大器、電流環(huán)路采樣、電流環(huán)路斜率補償以及控制回路傳遞函數(shù)

4、的提取；系統(tǒng)建模包括在控制回路閉環(huán)下對系統(tǒng)頻域穩(wěn)定性分析。
　　驗證了所建模型正確性。采用Matlab軟件進行頻域驗證以及采用Simulink軟件進行時域驗證。分別分析了控制環(huán)路中電壓環(huán)路與電流環(huán)路的不穩(wěn)定因素，并提出了電壓環(huán)路的頻率補償方法與電流環(huán)路的斜率補償方法，穩(wěn)定性仿真結果表明該補償方法可以使電路穩(wěn)定工作并具有良好的抑制輸入擾動與負載擾動的能力。按照所建模型確定了開關變換器的各個模塊，并確定了關鍵子模塊的參數(shù)指標。系統(tǒng)仿真

5、的結果驗證了模型的正確性并實現(xiàn)了數(shù)學模型到系統(tǒng)電路模型的映射。
　　驗證了關鍵子模塊電路的可實現(xiàn)性。依照所確定的子模塊電路參數(shù)指標，采用IC設計軟件Cadence-IC5141對子模塊電路進行設計并驗證其可實現(xiàn)性，實現(xiàn)了系統(tǒng)電路模型到子電路模型的映射。子模塊電路主要包括，運算放大器，電壓比較器，基準電壓源，斜率補償電路與振蕩器。全文通過數(shù)學模型到系統(tǒng)電路模型實現(xiàn)第一級驗證，通過系統(tǒng)電路模型到子模塊電路模型完成第二級驗證。仿真結果表