四开关Buck-Boost数字电源模块的设计

发布时间：2017-12-19 06:01

  本文关键词：四开关Buck-Boost数字电源模块的设计

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【摘要】：在通信系统的供电电源架构中,因AC/DC变换器之后所存在的母线长度等因素的影响,使得后级的DC/DC变换器工作在输入电压范围较宽的工况下,这样对隔离变换器的变压器设计造成了很多困难。为了解决该问题,一般会在隔离变换器之前加入一个非隔离电路,其目的是将较宽范围的电压波动预先稳定至一个小的范围,称之预稳压电源。本文研究的是一款基于数字控制的高功率密度的预稳压电源模块,其使用的主拓扑为四开关Buck-Boost变换器,主要研究内容如下:研究了四开关Buck-Boost变换器的工作原理,并据此分析了该拓扑的零电压导通特性,设计了其工作时序及相关的电路元件参数,使得拓扑工作于电感电流伪断续状态下,以实现拓扑四开关的稳定的全范围的零电压导通,并给出了仿真以验证该设计。对主拓扑四开关Buck-Boost变换器进行小信号建模,使用状态空间平均法去推导该拓扑工作在电感电流伪断续状态下的小信号模型,并在模拟域上对其进行环路的补偿设计,以使得拓扑能够稳定的工作在所设计的三个状态下(Buck、Buck-Boost和Boost);使用了双线性变换法把模拟域上的补偿函数离散化,以供给数字化编程使用。设计了以拓扑的软开关策略为核心的系统整体控制策略,针对系统全范围的零电压导通的实现,以软硬件的相互协同合作为基础去实现该控制策略,控制系统稳定的工作在伪断续状态以实现其零电压导通,对系统的软硬件分别进行了分析、设计与验证。根据以上的研究将设计出一台实验样机,对样机进行了全方位的实验以得到相关的波形与数据,一一验证上文所设计的相关策略和电源各个功能的特性,并测得电源模块的效率,得到的样机在30%负载以上时的效率都在96%以上,实现了预定目标。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
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本文编号：1307116