BUCK電路間接電容電流控制數字算法研究.pdf

1、數字開關電源是開關電源的一種，它的主要特點是使用包括FPGA、DSP、ARM等在內的數字處理芯片對模數轉換芯片采集到的各種數據進行相應處理和計算并以此來控制開關管通、斷的時長。相比模擬開關電源，數字開關電源可以在不對硬件電路作任何改動的情況下任意改變控制參數以及控制方法，而且可以附加各種模擬電源上很難實現的復雜的功能，例如自適應電源管理方案、實時監(jiān)控、遠程控制等。但早期的數字開關電源受限于數字處理器以及模數轉換芯片的性能與成本，無法在市

2、場與模擬電源上抗衡，尤其是在低端電源市場。近年來，隨著數字處理器的高速發(fā)展使得數字開關電源的高頻化和低成本化成為了可能，顯著提升了數字開關電源的市場競爭力，同時，也對數字開關電源的控制算法提出了更高的性能要求。
　　論文旨在研究具有更加優(yōu)異性能的數字電源控制算法，在分析已有的優(yōu)秀數字電源控制算法的基礎上，研究并試圖彌補其不足之處。
　　首先對BUCK電路模擬V2控制原理進行了回顧，并對數字開關電源的典型結構進行了介紹，回顧了

3、已有的數字峰值電壓控制的占空比算法及其克服一個周期延時的改進算法。研究了傳統V2控制算法存在的問題:V2控制正確工作需要大寄生電阻的電容，電容的寄生電阻過大，會導致輸出電壓紋波增大，并且降低開關變換器的轉換效率。
　　然后通過分析與對比使用電壓紋波作為控制參數中的斜坡信號的V2控制方式與使用電流紋波作為控制參數中的斜坡信號的峰值電流控制方式兩種不同控制方式的負載變換的差異，提出了使用電壓紋波作為控制參數中的斜坡信號既包含了電感電流

4、紋波的信息又包含了負載變化信息這一概念，以此來更直觀的解釋為何V2控制具有比峰值電流控制更好的瞬態(tài)性能。并基于這一概念，提出了一種應用于BUCK電路中的新的數字控制算法思路，本文稱之為“間接電容電流控制法”，這種控制方法通過采樣輸出電壓數據來計算得到特定時刻流過電容支路的電流的方向和大小，并以此作為控制參數來設計占空比的算法。這種控制方式主要優(yōu)勢在于有同數字V2控制算法一樣快速的負載響應速度，但不依賴大的電容寄生電阻值，即不要求輸出電壓