BUCK電路間接電容電流控制數(shù)字算法研究.pdf

1、數(shù)字開(kāi)關(guān)電源是開(kāi)關(guān)電源的一種，它的主要特點(diǎn)是使用包括FPGA、DSP、ARM等在內(nèi)的數(shù)字處理芯片對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理和計(jì)算并以此來(lái)控制開(kāi)關(guān)管通、斷的時(shí)長(zhǎng)。相比模擬開(kāi)關(guān)電源，數(shù)字開(kāi)關(guān)電源可以在不對(duì)硬件電路作任何改動(dòng)的情況下任意改變控制參數(shù)以及控制方法，而且可以附加各種模擬電源上很難實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的功能，例如自適應(yīng)電源管理方案、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等。但早期的數(shù)字開(kāi)關(guān)電源受限于數(shù)字處理器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的性能與成本，無(wú)法在市

2、場(chǎng)與模擬電源上抗衡，尤其是在低端電源市場(chǎng)。近年來(lái)，隨著數(shù)字處理器的高速發(fā)展使得數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的高頻化和低成本化成為了可能，顯著提升了數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)，也對(duì)數(shù)字開(kāi)關(guān)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(shù)字電源控制算法，在分析已有的優(yōu)秀數(shù)字電源控制算法的基礎(chǔ)上，研究并試圖彌補(bǔ)其不足之處。
　　首先對(duì)BUCK電路模擬V2控制原理進(jìn)行了回顧，并對(duì)數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，回顧了

3、已有的數(shù)字峰值電壓控制的占空比算法及其克服一個(gè)周期延時(shí)的改進(jìn)算法。研究了傳統(tǒng)V2控制算法存在的問(wèn)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(guò)大，會(huì)導(dǎo)致輸出電壓紋波增大，并且降低開(kāi)關(guān)變換器的轉(zhuǎn)換效率。
　　然后通過(guò)分析與對(duì)比使用電壓紋波作為控制參數(shù)中的斜坡信號(hào)的V2控制方式與使用電流紋波作為控制參數(shù)中的斜坡信號(hào)的峰值電流控制方式兩種不同控制方式的負(fù)載變換的差異，提出了使用電壓紋波作為控制參數(shù)中的斜坡信號(hào)既包含了電感電流

4、紋波的信息又包含了負(fù)載變化信息這一概念，以此來(lái)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(yīng)用于BUCK電路中的新的數(shù)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(guò)采樣輸出電壓數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算得到特定時(shí)刻流過(guò)電容支路的電流的方向和大小，并以此作為控制參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)占空比的算法。這種控制方式主要優(yōu)勢(shì)在于有同數(shù)字V2控制算法一樣快速的負(fù)載響應(yīng)速度，但不依賴大的電容寄生電阻值，即不要求輸出電壓