峰值電流開關(guān)變換器系統(tǒng)建模與子電路實(shí)現(xiàn).pdf

1、電子科學(xué)技術(shù)和各類通信終端的日新月異的進(jìn)展使得人類在處理各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)的過程中變得越來越高效，而一個(gè)可靠性高、功耗低、性能參數(shù)優(yōu)良的電源是所有通信終端與電子設(shè)備能夠正常運(yùn)行的首要前提。電源模塊是構(gòu)成一個(gè)整機(jī)系統(tǒng)核心部件之一，而微電子技術(shù)近些年在全球范圍內(nèi)的高速發(fā)展使得對(duì)各種各樣模塊電路的集成化成為了可能。相比于一個(gè)電子系統(tǒng)龐大的電源模塊，集成化電源芯片的優(yōu)點(diǎn)在于可使其功耗變低、轉(zhuǎn)換效率變高、體積變小、驅(qū)動(dòng)能力變強(qiáng)、電路可靠性變高。

2、　　本文主要對(duì)峰值電流控制模式下的Buck型開關(guān)變換器進(jìn)行了建模研究與子模塊電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，研究工作主要包括：
　　分析了開關(guān)變換器的基本結(jié)構(gòu)與原理。通過對(duì)開關(guān)變換器的理論研究，分析了當(dāng)前開關(guān)變換器的主要類型。分析主要包括，功率級(jí)開關(guān)主回路類型，控制回路調(diào)制模式，控制采樣策略，主回路導(dǎo)電模式。并在分析基礎(chǔ)上得出結(jié)論：采用PWM調(diào)制，電流采樣型控制，連續(xù)導(dǎo)電模式的轉(zhuǎn)換器具有更好的輸入調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率以及轉(zhuǎn)換效率。
　　建立了

3、峰值電流型開關(guān)變換器的系統(tǒng)模型。通過理論計(jì)算，采用Simulink建立了時(shí)域模型以及采用Matlab建立了頻域模型。分析了模型仿真結(jié)果并提出控制回路的控制策略。模型建立的工作依次為功率級(jí)開關(guān)回路模型，負(fù)反饋控制回路模型以及系統(tǒng)模型。其中開關(guān)回路建模主要包括，非理想?yún)?shù)的等效、大信號(hào)模型、條件假設(shè)研究、小信號(hào)模型、傳遞函數(shù)提??；負(fù)反饋控制回路建模主要包括，電壓環(huán)路采樣、電壓環(huán)路誤差放大器、電流環(huán)路采樣、電流環(huán)路斜率補(bǔ)償以及控制回路傳遞函數(shù)

4、的提取；系統(tǒng)建模包括在控制回路閉環(huán)下對(duì)系統(tǒng)頻域穩(wěn)定性分析。
　　驗(yàn)證了所建模型正確性。采用Matlab軟件進(jìn)行頻域驗(yàn)證以及采用Simulink軟件進(jìn)行時(shí)域驗(yàn)證。分別分析了控制環(huán)路中電壓環(huán)路與電流環(huán)路的不穩(wěn)定因素，并提出了電壓環(huán)路的頻率補(bǔ)償方法與電流環(huán)路的斜率補(bǔ)償方法，穩(wěn)定性仿真結(jié)果表明該補(bǔ)償方法可以使電路穩(wěn)定工作并具有良好的抑制輸入擾動(dòng)與負(fù)載擾動(dòng)的能力。按照所建模型確定了開關(guān)變換器的各個(gè)模塊，并確定了關(guān)鍵子模塊的參數(shù)指標(biāo)。系統(tǒng)仿真

5、的結(jié)果驗(yàn)證了模型的正確性并實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型到系統(tǒng)電路模型的映射。
　　驗(yàn)證了關(guān)鍵子模塊電路的可實(shí)現(xiàn)性。依照所確定的子模塊電路參數(shù)指標(biāo)，采用IC設(shè)計(jì)軟件Cadence-IC5141對(duì)子模塊電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并驗(yàn)證其可實(shí)現(xiàn)性，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)電路模型到子電路模型的映射。子模塊電路主要包括，運(yùn)算放大器，電壓比較器，基準(zhǔn)電壓源，斜率補(bǔ)償電路與振蕩器。全文通過數(shù)學(xué)模型到系統(tǒng)電路模型實(shí)現(xiàn)第一級(jí)驗(yàn)證，通過系統(tǒng)電路模型到子模塊電路模型完成第二級(jí)驗(yàn)證。仿真結(jié)果表