Buck變換器電容電流滯環(huán)控制方法研究.pdf

1、DC/DC變換器作為直流功率變換單元廣泛應(yīng)用于電能變換系統(tǒng)的末端負(fù)載供電接口中，其性能直接決定了后級直流負(fù)載的供電指標(biāo)。特別是在微電子和通信電源領(lǐng)域中，微處理器和通信設(shè)備的負(fù)載隨機性大范圍波動，其瞬態(tài)性能要求極高，如此供電上對前級DC/DC變換器帶寬與瞬態(tài)響應(yīng)能力提出了新的設(shè)計要求?；诖?，本文從控制技術(shù)層面探索基于電容電流的紋波控制方法，為DC/DC變換器系統(tǒng)的快速負(fù)載瞬態(tài)特性設(shè)計提供新的技術(shù)解決方案。論文以電容電流滯環(huán)控制為基本架構(gòu)

2、，著重從控制參數(shù)優(yōu)化、寄生參數(shù)對控制性能影響以及擾動型恒頻滯環(huán)控制實現(xiàn)三方面展開了較為系統(tǒng)性的研究。
　　本文首先針對關(guān)鍵的電容電流參量高精度檢測要求，提出了基于傳遞函數(shù)匹配的非侵入式電容電流檢測方法及電路設(shè)計。通過設(shè)計檢測電路與被測電容支路兩者傳遞函數(shù)相匹配，提出了電容電流非侵入式檢測電路設(shè)計；針對不同開關(guān)頻率下被測電容阻抗特性表現(xiàn)不同的情況，給出了純電容C、阻容RC、阻感容RLC三種檢測電路阻抗模型的匹配設(shè)計結(jié)果；基于理論分析

3、，完成了實際檢測電路參數(shù)設(shè)計和頻域分析，仿真實驗驗證了RLC匹配方式的電容電流檢測的精確性和快速性。所提的傳遞函數(shù)匹配檢測思想對其它電流檢測同樣具有適用性，研究工作為電流非侵入式檢測提供了一種可行的設(shè)計方法。其次，基于電容電流滯環(huán)控制Buck變換器的瞬態(tài)過程分析，實現(xiàn)了反饋控制參數(shù)優(yōu)化選取，明確了電容寄生參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的負(fù)面影響，相應(yīng)地提出了輸出電壓分離控制的技術(shù)解決方案。結(jié)合負(fù)載瞬態(tài)調(diào)節(jié)時間最優(yōu)工作條件，導(dǎo)出了電容電流滯環(huán)控制參數(shù)

4、與負(fù)載瞬態(tài)調(diào)節(jié)時間的量化關(guān)系，由此給出了控制參數(shù)的優(yōu)化選取；基于輸出電壓紋波成分的分析，給出了電容寄生參數(shù)對動態(tài)性能的負(fù)面影響，明確了電容電流滯環(huán)控制的失效原因；進一步提出了參數(shù)分離的電容電壓反饋控制，有效地消除了電容寄生參數(shù)對動態(tài)性能的負(fù)面影響；仿真和實驗證實了理論分析正確和所提控制方法有效。本部分研究工作完善了電容電流滯環(huán)控制策略設(shè)計，所提輸出電壓分離控制能實現(xiàn)系統(tǒng)動穩(wěn)態(tài)性能分離調(diào)節(jié)，為反饋控制設(shè)計提供新思路。最后，研究了擾動型的恒