數字電源快速響應非線性算法和數字PID補償的研究.pdf

1、相比模擬控制開關電源，數字控制開關電源具有適應性強、可編程、設計周期短、易集成、易管理等優(yōu)點。隨著數字集成電路設計技術的發(fā)展，數字電源逐漸在某些高端應用領域取代了模擬電源的地位，市場占有率逐漸上升。傳統(tǒng)的數字電源由ADC（模數轉換器，Analog Digital Converter）轉換模擬輸入信號，應用數字PID(比例-積分-微分，Proportion Integral Differential)補償，通過數字PWM（脈寬調制，Pul

2、se Width Modulator）計算出占空比控制信號。由于ADC的采樣延時，數字電源的動態(tài)響應速度較慢，針對這一點本文引入非線性控制算法來達到快速響應的目的。數字 PID補償和非線性算法是本文的重點研究對象。論文的工作內容如下：
　　本文的研究基于一款 PWM/PSM雙模切換的數字電源，應用了數?；旌霞呻娐返脑O計方法，其中數字流程使用成熟的 EDA（電子設計自動化，Electronic Design Automation）

3、軟件設計。討論了數字電源特有的量化效應和極限環(huán)效應。
　　本文給出了數字電源的整體結構，詳細分解每個子模塊的結構和功能，包括ADC、DPWM、軟啟動模塊、模式切換模塊和功率級電路。詳細介紹本文數字電源工作的兩種工作模式，給出數字電源狀態(tài)機切換的順序和工作時序。
　　關于數字PID補償模塊的設計，本文重點介紹數學模型的建立、數字PID模塊的IIR（無限沖激響應，Infinite Impulse Response）濾波器實現、H

4、DL(硬件描述語言，Hardware Description Language)代碼的自動生成和定點數的確定。最后給出前端仿真結果，完成后端物理設計。
　　引入了非線性控制算法，包括電荷平衡算法、遲滯控制算法和非線性增益算法，給出每種算法的原理和穩(wěn)定性分析。對后兩種非線性算法給出了基于本文數字電源的應用和實際負載階躍的瞬態(tài)仿真結果。相比純線性控制，引入非線性控制算法后數字電源的動態(tài)響應速度得到了2μs的提高。
　　最后給出本