
基于双频率调制的开关电源设计本科毕业论文.doc
21页合 肥 工 业 大 学本科生毕业论文题题 目目::基于双频率调制的开关 电源设计学生姓名学生姓名:: 指导老师:指导老师: 学学 院:院: 合肥工业大学 专业班级:专业班级: 电气工程及其自动化 完成时间:完成时间: II合 肥 工 业 大 学毕业论文(设计)任务书毕业论文(设计)题目 基于双频率调制的开关电源设计毕业论文(设计)时间从 2014 年 3 月 1 日至 2014 年 6 月 1 日一、毕业论文(设计)内容要求1、提出了开关变换器电流型双频率脉冲序列调制 BF-PTM 方法,研究了电流 BF-PTM 的控制策略电流型 BF-PTM 控制技术无需误差放大器及其相应的补偿网络,具有结构简单,稳定性好,动态响应速度快,电磁干扰噪声水平低,易于实现等优点;此外,通过将电感电流引入到控制环,易于实现电流型 BF-PTM 控制开关变换器的过电流保护和多变换器的并联均流控制。
以电感电流断续导电模式 Buck 变换器为例,对电流型 BF-PTM 控制开关变换器进行了研究,仿真及实验结果表明,电流型 BF-PTM 比传统的电流型 PWM 具有更快的动态响应速度和更低的电磁干扰噪声 2、论文应当符合《合肥工业大学继续教育学院 2014 届毕业论文工作手册》关于论文格式的要求,不少于 10000 字III二、主要参考资料 [1] 杨旭, 裴云庆, 王兆安. 开关电源技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004. [2] Smedley K M, ?uk S. One-cycle control of switching converters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1995, 10(6): 625-633. [3] Castilla M, De Vicuna L G, Guerrero J M, et al. Designing VRM hysteretic controllers for optimal transient response[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, 54(3): 1726-1738. [4] Castilla M, De Vicuna L G, Guerrero J M, et al. Simple low-cost hysteretic controller for single-phase synchronous Buck converters[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, 22(4): 1232-1241. [5] Tan S C, Lai Y M, Tse C K. General design issues of sliding mode controllers in DC-DC converters[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55(3): 1160-1174. [6] Telefus M, Shteynburg A, Ferdowsi M, et al. Pulse TMtrain , a novel digital control method, applied to a discontinuous mode flyback converter [C]. IEEE Power Electronics Specialists Conference, 2003, 1141-1146. [7] Ferdowsi M, Emad Ai, Telefus M, et al. Pulse regulation control technique for flyback converter[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2005, 20(4): 798-805. 三、毕业论文(设计)进度安排阶段阶 段 内 容起止时间1选 题2014.3.16-2014.4.102确定大纲、开题报告3.21-4.13毕业实习4.1-5.134初稿5.13-5.225二稿5.22-5.316论文定稿5.23-5.307论文答辩6.1指导教师(签名) ______________ 时间:__________________系(所)主任(签名)____________ 时间:_________________IV主管院长(签名)______________ 时间:_________________目 录摘要引言…………………………………………………………………1一、电流型电流型 BF-PTM 控制原理控制原理…………………………………2二、稳态分析稳态分析………………………………………………………3三、小信号模型小信号模型 …………………………………………………4四、仿真结果仿真结果 ……………………………………………………5五、实验验证实验验证 ……………………………………………………9结语…………………………………………………………………10参考文献……………………………………………………………13致谢…………………………………………………………………14V摘摘 要要提出了开关变换器电流型双频率脉冲序列调制 BF-PTM 方法,研究了电流BF-PTM 的控制策略。
电流型 BF-PTM 控制技术无需误差放大器及其相应的补偿网络,具有结构简单,稳定性好,动态响应速度快,电磁干扰噪声水平低,易于实现等优点;此外,通过将电感电流引入到控制环,易于实现电流型 BF-PTM 控制开关变换器的过电流保护和多变换器的并联均流控制以电感电流断续导电模式 Buck 变换器为例,对电流型 BF-PTM 控制开关变换器进行了研究,仿真及实验结果表明,电流型 BF-PTM 比传统的电流型 PWM 具有更快的动态响应速度和更低的电磁干扰噪声 关键词关键词::开关变换器 双频率脉冲序列调制 动态响应 电磁干扰噪声 VIAbstractCurrent-mode bi-frequency pulse-train modulation (BF-PTM) for switching converters is proposed in this paper. The control strategy of current-mode BF-PTM is studied. It is known that no error amplifier and its compensation circuit are needed for current-mode BF-PTM controlled switching converter, which benefits with simpler control circuit, excellent stability, faster transient response, lower EMI and easy implementation. Introducing the induct current into the control loop makes it easy to realize over current protection and load sharing among switching converters when they are operating in parallel. Buck converter operating in discontinuous conduction mode (DCM)is taken as an example to illustrate the application of current-mode BF-PTM. Finally, simulation and experimental results indicate that current-mode BF-PTM has much faster transient response and lower EMI noise than conventional current-mode pulse width modulation (PWM) technique. Key words: Switching converter, bi-frequency pulse-train modulation (BF-PTM), transient response, EMI noise 1引引 言言开关变换器具有功率转换效率高、功率密度大和重量轻等明显优点而得到了广泛应用【1】 。
目前,越来越多的应用场合要求开关变换器具有快速地动态响应速度,以使电气设备负载快速变化时,保持输出电压恒定或快速恢复稳态;此外,随着 EMI 标准的建立与完善,要求开关变换器具有较低 EMI 噪声,以减少对电网以及周围环境的污染 随着对开关电源动态响应速度要求的不断提高,以线性控制理论为基础的传统 PWM 调制方式已越来越难以满足要求一些非线性控制技术,如单周控制【2】 、滞环控制【3、4】 、滑模控制【5】 及脉冲序列控制【6-8】等被应用于开关变换器控制系统的设计单周控制对输入电压扰动具有良好地抑制能力,但存在负载动态响应速度慢和稳态误差的缺点;滞环及滑模控制具有快速地动态响应速度,但它们的工作频率随输入电压或负载的变化而变化,增加了滤波器的设计难度;脉冲序列控制实现简单,负载动态响应速度快,极大地提高了开关变换器的动态响应速度 已有研究成果表明,PWM 开关变换器的 EMI 峰值主要集中在开关频率及其倍频处【9】 ,采取滤波和屏蔽实现 EMI 抑制的方法增加了硬件的成本和体积【10】 ,因此,从产生机理上抑制开关变换器 EMI 是最理想的有效途径,开关频率调制【11】 和开关频率的混沌控制【12】 从机理上很好地降低了 EMI 噪声水平。
为了提高开关变换器的动态响应速度,降低开关变换器的 EMI,本文提出了开关变换器的电流型双频率脉冲序列调制(Bi-Frequency Pulse-Train Modulation,BF-PTM)方法电流型 BF-PTM 开关变换器实现简单,无需误差放大器及其相应的补偿网络设计,动态响应速度快,EMI 噪声小,易于实现过电流保护和并联均流控制本文以 DCM(discontinuous conduction mode)Buck 变换器为例,分析了电流型 BF-PTM 工作原理及控制策略,进行了稳态分析,建立了小信号模型仿真及实验结果表明,电流型 BF-PTM 不仅具有快速的动态响应速度,而且利用频率拓展原理有效地降低了变换器 EMI 噪声水平,具有优越的控制性能 2一、电流型电流型 BF-PTMBF-PTM 控制原理控制原理电流型 BF-PTM 控制 DCM Buck 变换器如图 1 所示当 Buck 变换器工作于 DCM 时,电感电流在开关管 V 导通前为零,续流二极管 VD 在零电流下关断,这种固有的软开关特性使得变换器具有较高的工作效率从图 1 可以看出,电流型 BF-PTM 控制器由比较器、D 触发器、延时器、窄脉冲触发装置和 RS 触发器组成,其中比较器 I 与 D 触发器构成输出电压监测电路。












