基于DSP控制的DC/DC同步整流变换器研究
发布时间：2021-11-12 00:08
随着国内半导体行业的快速发展,低成本、高性能的DSP不断涌现,基于DSP控制的数字电源得到广泛的关注,目前“绿色能源”、“能源之心”等节能概念的提出,数字控制的开关电源具有高效率、高功率密度等优点,逐渐成为电源技术的研究热点。本文主要介绍了基于DSP控制的数字电源应用研究,实现了同步Buck变换器的数字控制,研制了一台基于ADP32控制的电源样机,并就电压控制模式和电流控制模式两种数字控制算法进行软硬件调试。实验结果表明同步整流技术很好的降低了电源损耗,电流控制算法能更好的改善DC/DC变换器的动态性能,达到良好的控制效果。论文首先对数字电源的研究现状作了分析,然后对数字电源的控制技术做了对比阐述,接着分析了同步整流技术原理及主流DC/DC拓扑,就同步Buck变换器进行硬件电路设计,应用小信号模型对DC/DC变换器分别进行VCM和CCM建模分析。基于MATLAB软件对系统进行数字补偿器设计,确定S域的补偿函数对其双线型变换,得到软件控制算法。运用C语言对软件进行编程设计,基于Saber软件对变换器进行开环和闭环仿真,验证理论上的可行性。最后在样机上调试软硬件,验证本设计的正确性。
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOS管与二极管模型
( )2 onon RMS DSP I R 是流经 MOS 管的电流， 为 SR 的通态电阻。管损耗取决于正向压降 、体二极管导通时间 、电源转换器开漏极的体二极管电流 : diode D SD DswP U I t f动损耗的影响因子是开关频率 栅极驱动电压 、栅极电荷 gate g gswP Q Uf 栅极电荷造成了栅极驱动损耗，栅极电荷的放电回路由相关驱动消散在电路器件中。关断损耗由反向恢复电荷 和输出电荷 生成，计算公式如化 MOS 管的关断性能模型，如图 2.2
死区定时器的周期值的配置，就能非常方便得到带死区时间的 PW图腾柱驱动电路于一个 MOS 管，如果把 GS 之间的电压从 0 拉到管子的开启电压所用的么 MOS 管的开启速度就越快，同样，如果把 MOS 管的 GS 电压从开启的时间越短，那么 MOS 管的关断速度也就越快。而在开关电源中开关部分，因此 MOS 管的驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。此我们知道，要想在更短的时间内把 GS 电压拉高或者拉低，就要提更大的瞬间驱动电流，保证 MOS 管的快速开通且不存在上升沿的高频证电路的可靠性，可以通过在关断期间给电路一个负电压。从而避免扰时而误开启。设计中给驱动电路加入图腾柱驱动电路模块，主要目的是提升电流驱动S 管的输入电容的电荷量快速达到开通条件，而不是只提高一个 VGS 开3 可知，此时输出端的电压不是 VDD 的值而是输入 PWM 的高电平电
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Saber库仿真的数字可调脉冲电源设计[J]. 王生范,罗建震. 电子技术与软件工程. 2017(11)
[2]ADI公司推出集成数字电源监控功能的+48V热插拔控制器 可提供卓越的接插板保护并最大限度减少停机时间[J]. 微型机与应用. 2017(07)
[3]LLC谐振式电路的研究与仿真设计[J]. 王瑶,赵振民. 通信电源技术. 2017(02)
[4]数字电源的快速响应非线性算法研究[J]. 惠晓娟. 电源技术. 2017(03)
[5]智能化数字电源的应用及其发展趋势探讨[J]. 任俊闯,陈春燕. 数字通信世界. 2017(02)
[6]基于DSP的数字开关电源系统分析[J]. 王岩. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2017(01)
[7]一款DSC控制的数字电源实现[J]. 申培,黄嵩人,谭伟. 电子世界. 2016(23)
[8]开关电源数字控制技术进展[J]. 李建仁. 微电子学. 2016(04)
[9]2017年数字电源市场将增至124亿美元[J]. 电源世界. 2013(07)
[10]A wide load range,multi-mode synchronous buck DC-DC converter with a dynamic mode controller and adaptive slope compensation[J]. 张春红,杨海钢,史传进. Journal of Semiconductors. 2013(06)
博士论文
[1]数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D]. 佟强.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]提高瞬态响应的数字电源控制器设计[D]. 邹萌.东南大学 2016
[2]数字DC-DC开关电源中非线性控制器的设计[D]. 孟楠.东南大学 2016
[3]基于DSP的开关电源数字控制技术研究与实现[D]. 沈天益.东南大学 2016
[4]数字DC-DC开关变换器的建模与控制方法的研究[D]. 邓飞.合肥工业大学 2016
[5]基于DSP的并联DC/DC变换器数字均流技术研究[D]. 邓兴旺.西安科技大学 2015
[6]基于DSP的数字PID控制DC-DC变换器的设计[D]. 周楚.华中师范大学 2015
[7]基于DSP控制的不间断电源的Saber仿真研究[D]. 刘小建.昆明理工大学 2015
[8]基于数字式控制DC-DC开关电源算法设计[D]. 连心想.杭州电子科技大学 2015
[9]数字电流模控制的DC-DC开关变换器的离散z域建模及稳定性分析[D]. 张庆骞.华南理工大学 2014
[10]高效率数字电源谐振和同步整流控制策略研究[D]. 李金龙.重庆大学 2014
本文编号：3489811
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MOS管与二极管模型
( )2 onon RMS DSP I R 是流经 MOS 管的电流， 为 SR 的通态电阻。管损耗取决于正向压降 、体二极管导通时间 、电源转换器开漏极的体二极管电流 : diode D SD DswP U I t f动损耗的影响因子是开关频率 栅极驱动电压 、栅极电荷 gate g gswP Q Uf 栅极电荷造成了栅极驱动损耗，栅极电荷的放电回路由相关驱动消散在电路器件中。关断损耗由反向恢复电荷 和输出电荷 生成，计算公式如化 MOS 管的关断性能模型，如图 2.2
死区定时器的周期值的配置，就能非常方便得到带死区时间的 PW图腾柱驱动电路于一个 MOS 管，如果把 GS 之间的电压从 0 拉到管子的开启电压所用的么 MOS 管的开启速度就越快，同样，如果把 MOS 管的 GS 电压从开启的时间越短，那么 MOS 管的关断速度也就越快。而在开关电源中开关部分，因此 MOS 管的驱动电路的好坏直接决定了电源的效率。此我们知道，要想在更短的时间内把 GS 电压拉高或者拉低，就要提更大的瞬间驱动电流，保证 MOS 管的快速开通且不存在上升沿的高频证电路的可靠性，可以通过在关断期间给电路一个负电压。从而避免扰时而误开启。设计中给驱动电路加入图腾柱驱动电路模块，主要目的是提升电流驱动S 管的输入电容的电荷量快速达到开通条件，而不是只提高一个 VGS 开3 可知，此时输出端的电压不是 VDD 的值而是输入 PWM 的高电平电
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Saber库仿真的数字可调脉冲电源设计[J]. 王生范,罗建震. 电子技术与软件工程. 2017(11)
[2]ADI公司推出集成数字电源监控功能的+48V热插拔控制器 可提供卓越的接插板保护并最大限度减少停机时间[J]. 微型机与应用. 2017(07)
[3]LLC谐振式电路的研究与仿真设计[J]. 王瑶,赵振民. 通信电源技术. 2017(02)
[4]数字电源的快速响应非线性算法研究[J]. 惠晓娟. 电源技术. 2017(03)
[5]智能化数字电源的应用及其发展趋势探讨[J]. 任俊闯,陈春燕. 数字通信世界. 2017(02)
[6]基于DSP的数字开关电源系统分析[J]. 王岩. 中小企业管理与科技(中旬刊). 2017(01)
[7]一款DSC控制的数字电源实现[J]. 申培,黄嵩人,谭伟. 电子世界. 2016(23)
[8]开关电源数字控制技术进展[J]. 李建仁. 微电子学. 2016(04)
[9]2017年数字电源市场将增至124亿美元[J]. 电源世界. 2013(07)
[10]A wide load range,multi-mode synchronous buck DC-DC converter with a dynamic mode controller and adaptive slope compensation[J]. 张春红,杨海钢,史传进. Journal of Semiconductors. 2013(06)
博士论文
[1]数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究[D]. 佟强.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]提高瞬态响应的数字电源控制器设计[D]. 邹萌.东南大学 2016
[2]数字DC-DC开关电源中非线性控制器的设计[D]. 孟楠.东南大学 2016
[3]基于DSP的开关电源数字控制技术研究与实现[D]. 沈天益.东南大学 2016
[4]数字DC-DC开关变换器的建模与控制方法的研究[D]. 邓飞.合肥工业大学 2016
[5]基于DSP的并联DC/DC变换器数字均流技术研究[D]. 邓兴旺.西安科技大学 2015
[6]基于DSP的数字PID控制DC-DC变换器的设计[D]. 周楚.华中师范大学 2015
[7]基于DSP控制的不间断电源的Saber仿真研究[D]. 刘小建.昆明理工大学 2015
[8]基于数字式控制DC-DC开关电源算法设计[D]. 连心想.杭州电子科技大学 2015
[9]数字电流模控制的DC-DC开关变换器的离散z域建模及稳定性分析[D]. 张庆骞.华南理工大学 2014
[10]高效率数字电源谐振和同步整流控制策略研究[D]. 李金龙.重庆大学 2014
本文编号：3489811
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