PWM/PFM降压型DC-DC转换器的设计与研究
发布时间：2021-11-13 13:36
本文对Buck型开关电源拓扑结构、调制模式和控制模式的工作原理进行了研究与分析,针对DC—DC转换器的调控模式,提出了一种PWM/PFM自动切换调制下的Buck型DC-DC。同时通过软件MathCAD进行了建模与仿真。该开关电源系统会通过检测电路实时检测电路信号,采取对应的调制模式,从而提高系统的电源转换效率。
【文章来源】：数字技术与应用. 2019,37(06)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
系统仿真幅频特性图
生变化时,控制系统必须等到一个周期,才能做出相应的反应,因此电压型控制系统具有响应速度慢、稳定差的缺点。针对电压模式控制技术的缺点,人们进行了优化改进,提出了电流模式PWM控制技术。主要分为峰值电流控制模式和平均电流控制模式。电流控制模式有两个反馈环组成,其中包含一个通过检测电压变化量的电压外环以及通过检测电流变化量的内环构成。这种双环反馈网络电路既能够实时检测电压的变化也能够检测电流信号的波动,大大的改善了电源的转换效率[4]。3系统设计本文设计的PWM/PFM自动切换BUCK型DC_DC转换器。如图1所示,该框图为PWM/PFM混合调制下的Buck型DC-DC原理图,该系统主要包括:基准电压源refV、误差放大器、PWM比较器、PWM/PFM选择电路以及SR触发器等电路。4建模分析以Buck型DC-DC为例,令输入电压为10V,输出稳定在8V,电流采样电阻,开关频率fs=500KHz,输出电容为,ESR电阻为,电感,锯齿波的峰峰值VM=5V。在该开关电源系统中,输入信号经过主网络中产生输出电压,当输出信号发生改变时,在电压外环反馈网络中,采样电阻采样的电压信号与基准电压进行比较,通过放大器产生信号,同时在电流反馈内环网络中,电感电流信号通过产生电压信号与作为误差放大器的输入端产生脉冲信号,再通过与三角波信号比较后,从而经过驱动电路来控制开关管的导通与关闭,达到开关电压稳定输出的目的[5-6]。根据上述分析,得出了开关电源系统的传递函数,通过Mathcad软件进行分析建模,得出传递函数的幅频特性,如图2所示。PWM/PFM降压型DC-DC转换器的设计与研究徐洪韬岳金鑫(贵州民族大学,贵州贵阳550025)摘要:本文对Buck型开关电源拓扑结构、调制模式和控制模式的工作原理进行了研究与分析,针对DC—DC转换器的调控模式,提出了一种PWM/PFM自动切换调
controlmodeisstudiedandanalyzed.AimingattheregulationmodeofDC-DCconverter,aBuck-typeDC-DCwithPWM/PFMautomaticswitchingmodulationisproposed..Atthesametime,modelingandsimulationwerecarriedoutthroughthesoftwareMathCAD.Theswitchingpowersupplysystemdetectsthecircuitsignalinrealtimethroughthedetectioncircuitandadoptsacorrespondingmodulationmode,therebyimprovingthepowerconversionefficiencyofthesystem.Keywords:DC-DCconverter;PWM/PFMautomaticswitching;Currentsampling5DC-DC系统仿真及测试结果图3为对DC-DC系统的PWM/PFM波形仿真与分析。当检测电流检测到系统处于轻负载时,系统由PWM控制转变为PFM控制。当系统处于轻负载时,系统控制部分关断一段时间,当输出电压高于规定的输出电压时,通过电流检测电路使电路做出相应反应,促使开关管闭合[7]。6结语本文针对目前开关电源的发展趋势,提出了一种PWM/PFM自动切换调制下的Buck型DC-DC。同时在该电源系统通过软件MathCAD对其进行了建模与仿真。该开关电源系统会通过检测电路实时检测电路信号,采取对应的调制模式,从而提高系统的电源转换效率。参考文献[1]李建仁.开关电源数字控制技术进展[J].微电学,2016,46(04):562-566+580.[2]AbrahamI.Pressman.开关电源设计(SwitchingPowerSupplyDesign)(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.[3]RonLenk.实用开关电源技术(PracticalDesignofPowerSupplies)[M].北京:人民邮电出版社,2006.[4]张晓明.电流控制模式单片开关电源的建模与设计[D].合肥工业大学,2007.[5]张卫平.开关变换器的建模与控制[M].北京:中国电力出版社,2008.[6]徐洪韬.一种平均电流控制型开关调节系统的建模[J].电子设计工程,2013,21(07):112-114
【参考文献】：
期刊论文
[1]开关电源数字控制技术进展[J]. 李建仁. 微电子学. 2016(04)
[2]一种平均电流控制型开关调节系统的建模[J]. 徐洪韬. 电子设计工程. 2013(07)
硕士论文
[1]电流控制模式单片开关电源的建模与设计[D]. 张晓明.合肥工业大学 2007
本文编号：3493118
【文章来源】：数字技术与应用. 2019,37(06)
【文章页数】：2 页
【部分图文】：
系统仿真幅频特性图
生变化时,控制系统必须等到一个周期,才能做出相应的反应,因此电压型控制系统具有响应速度慢、稳定差的缺点。针对电压模式控制技术的缺点,人们进行了优化改进,提出了电流模式PWM控制技术。主要分为峰值电流控制模式和平均电流控制模式。电流控制模式有两个反馈环组成,其中包含一个通过检测电压变化量的电压外环以及通过检测电流变化量的内环构成。这种双环反馈网络电路既能够实时检测电压的变化也能够检测电流信号的波动,大大的改善了电源的转换效率[4]。3系统设计本文设计的PWM/PFM自动切换BUCK型DC_DC转换器。如图1所示,该框图为PWM/PFM混合调制下的Buck型DC-DC原理图,该系统主要包括:基准电压源refV、误差放大器、PWM比较器、PWM/PFM选择电路以及SR触发器等电路。4建模分析以Buck型DC-DC为例,令输入电压为10V,输出稳定在8V,电流采样电阻,开关频率fs=500KHz,输出电容为,ESR电阻为,电感,锯齿波的峰峰值VM=5V。在该开关电源系统中,输入信号经过主网络中产生输出电压,当输出信号发生改变时,在电压外环反馈网络中,采样电阻采样的电压信号与基准电压进行比较,通过放大器产生信号,同时在电流反馈内环网络中,电感电流信号通过产生电压信号与作为误差放大器的输入端产生脉冲信号,再通过与三角波信号比较后,从而经过驱动电路来控制开关管的导通与关闭,达到开关电压稳定输出的目的[5-6]。根据上述分析,得出了开关电源系统的传递函数,通过Mathcad软件进行分析建模,得出传递函数的幅频特性,如图2所示。PWM/PFM降压型DC-DC转换器的设计与研究徐洪韬岳金鑫(贵州民族大学,贵州贵阳550025)摘要:本文对Buck型开关电源拓扑结构、调制模式和控制模式的工作原理进行了研究与分析,针对DC—DC转换器的调控模式,提出了一种PWM/PFM自动切换调
controlmodeisstudiedandanalyzed.AimingattheregulationmodeofDC-DCconverter,aBuck-typeDC-DCwithPWM/PFMautomaticswitchingmodulationisproposed..Atthesametime,modelingandsimulationwerecarriedoutthroughthesoftwareMathCAD.Theswitchingpowersupplysystemdetectsthecircuitsignalinrealtimethroughthedetectioncircuitandadoptsacorrespondingmodulationmode,therebyimprovingthepowerconversionefficiencyofthesystem.Keywords:DC-DCconverter;PWM/PFMautomaticswitching;Currentsampling5DC-DC系统仿真及测试结果图3为对DC-DC系统的PWM/PFM波形仿真与分析。当检测电流检测到系统处于轻负载时,系统由PWM控制转变为PFM控制。当系统处于轻负载时,系统控制部分关断一段时间,当输出电压高于规定的输出电压时,通过电流检测电路使电路做出相应反应,促使开关管闭合[7]。6结语本文针对目前开关电源的发展趋势,提出了一种PWM/PFM自动切换调制下的Buck型DC-DC。同时在该电源系统通过软件MathCAD对其进行了建模与仿真。该开关电源系统会通过检测电路实时检测电路信号,采取对应的调制模式,从而提高系统的电源转换效率。参考文献[1]李建仁.开关电源数字控制技术进展[J].微电学,2016,46(04):562-566+580.[2]AbrahamI.Pressman.开关电源设计(SwitchingPowerSupplyDesign)(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.[3]RonLenk.实用开关电源技术(PracticalDesignofPowerSupplies)[M].北京:人民邮电出版社,2006.[4]张晓明.电流控制模式单片开关电源的建模与设计[D].合肥工业大学,2007.[5]张卫平.开关变换器的建模与控制[M].北京:中国电力出版社,2008.[6]徐洪韬.一种平均电流控制型开关调节系统的建模[J].电子设计工程,2013,21(07):112-114
【参考文献】：
期刊论文
[1]开关电源数字控制技术进展[J]. 李建仁. 微电子学. 2016(04)
[2]一种平均电流控制型开关调节系统的建模[J]. 徐洪韬. 电子设计工程. 2013(07)
硕士论文
[1]电流控制模式单片开关电源的建模与设计[D]. 张晓明.合肥工业大学 2007
本文编号：3493118
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