隨著數(shù)字芯片的迅猛發(fā)展,為其供電的傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源設(shè)計(jì)愈加捉襟見肘,亟待將開關(guān)電源進(jìn)行改革,實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源數(shù)字化以應(yīng)對(duì)各類芯片的供電需求。本文主要介紹數(shù)字化DC-DC開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和原理,并著重分析數(shù)字反饋回路中DPWM模塊的參數(shù)指標(biāo)和極限環(huán)現(xiàn)象;此基礎(chǔ)上,本文介紹了幾類常見的DPWM技術(shù),通過(guò)原理分析和實(shí)驗(yàn)仿真進(jìn)行行為級(jí)建模,總結(jié)各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性,并給出本文匯總的六類DPWM設(shè)計(jì)方法的仿真波形加以佐證;此后,本文借鑒了輾轉(zhuǎn)相減算法設(shè)計(jì)了一款新型二階延遲鏈混合型DPWM,其時(shí)鐘頻率62.5Mhz、開關(guān)頻率1Mhz,通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)利用7ns和3ns的延遲單元達(dá)到1ns精度PWM輸出,從而輸出10-bit精度的PWM波形。同時(shí)通過(guò)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深度研究、對(duì)其中的編碼模塊Decoder進(jìn)行補(bǔ)充改良,進(jìn)而添加了相應(yīng)的補(bǔ)償機(jī)制,不僅可以有效減少平均誤差率,而且適用于PID高位全為0的極端情況。其算法誤差率減小至0.05%。最后仿真結(jié)果表明:在正常工作和極端情況下,該技術(shù)均可以實(shí)現(xiàn)用低分辨率模塊實(shí)現(xiàn)高分辨率PWM輸出的目的,體現(xiàn)該算法的合理性和優(yōu)越性。本文進(jìn)而研究DPWM技術(shù)的應(yīng)用,搭建數(shù)模混... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

BUCKDC-DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

第二章數(shù)字化DC-DC開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)與原理5充電，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的增大；(2)當(dāng)M2導(dǎo)通時(shí)，L1進(jìn)行放電，在放電過(guò)程中，電感電流IL1逐漸減小，在此同時(shí)，電容C1也開始放電，用以補(bǔ)充L1損失掉的電流，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的減��；在一個(gè)工作周期內(nèi)，先進(jìn)行(1)過(guò)程后進(jìn)行(2)過(guò)程，而(1)和(2)過(guò)程的工作時(shí)間則是由反饋回路所進(jìn)行控制，輸出電壓先增后減，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生周期性的輸出紋波。同時(shí)，根據(jù)電感電流IL1在一個(gè)工作周期內(nèi)是否為0，可以將BUCKDC-DC的工作方式分為連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。(1)連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)：在一個(gè)工作周期內(nèi)，當(dāng)M1導(dǎo)通時(shí)，電感電流IL1的振幅從最小增至最大；當(dāng)M2導(dǎo)通時(shí)，電感電流IL1的振幅從最大減至最小值。在每個(gè)工作周期，電感電流IL1的輸出均相同，波形呈鋸齒狀，如圖2-2所示。圖2-2CCM模式下輸出波形當(dāng)M1開啟時(shí)，系統(tǒng)導(dǎo)通，假設(shè)脈沖電壓的周期為T，占空比D，則M1導(dǎo)通時(shí)間。在M1導(dǎo)通期間，忽略M1的源漏電壓,則電感L1的電壓差為。根據(jù)電感電流公式可知，在導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，電感存儲(chǔ)的電流量為：

第二章數(shù)字化DC-DC開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)與原理7(2-7)化簡(jiǎn)后可得：(2-8)隨后進(jìn)行一系列復(fù)雜計(jì)算，將上式變量約掉，由于篇幅有限，本文在此不再贅述，最終結(jié)果如下式所示：(2-9)圖2-3DCM模式下輸出波形2.2數(shù)字化DC-DC開關(guān)電源的框架結(jié)構(gòu)數(shù)字化DC-DC開關(guān)電源的主要框架為BUCKDC-DC和數(shù)字反饋回路，通過(guò)上一小節(jié)的介紹，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以工作在CCM模式或DCM模式，在本次設(shè)計(jì)中，BUCKDC-DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)工作在CCM模式下以便分析，通過(guò)上節(jié)內(nèi)容，我們得知，而反饋系統(tǒng)的主要作用為調(diào)節(jié)占空比使輸出穩(wěn)定，而數(shù)字反饋回路主要由模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)、數(shù)字比例積分微分補(bǔ)償電路(DPID)、數(shù)字脈沖寬度調(diào)制電路(DPWM)組成，整體框架如下圖2-4所示：

【參考文獻(xiàn)】：
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