開(kāi)關(guān)DC-DC變換器雙頻率控制技術(shù)研究.pdf

1、目前，開(kāi)關(guān)DC-DC變換器普遍采用脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)和脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation，PFM)技術(shù)。PWM技術(shù)具有工作頻率恒定、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但存在輕載效率低、瞬態(tài)響應(yīng)速度慢、電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）噪聲大等缺點(diǎn);PFM技術(shù)有效解決了PWM輕載效率低的問(wèn)題，但由于其工作頻率隨輸入電壓或負(fù)載的變化

2、而變化，因而增加了反饋環(huán)路和EMI濾波器的設(shè)計(jì)難度。
　　針對(duì)PWM和PFM技術(shù)存在的問(wèn)題，本論文提出并研究了一種新穎的開(kāi)關(guān)DC-DC變換器控制技術(shù)——雙頻率（Bifrequency，BF）控制技術(shù)，它通過(guò)兩組不同頻率的控制脈沖的組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)變換器的控制。與PWM和PFM技術(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)控制脈沖占空比實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)變換器控制不同的是，BF控制技術(shù)通過(guò)調(diào)整高、低頻率控制脈沖的組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)變換器的控制。BF控制技術(shù)為開(kāi)關(guān)DC-DC變換

3、器控制提供了新的思路，采用BF控制技術(shù)的開(kāi)關(guān)變換器具有實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、電磁干擾噪聲小、輕載效率高等突出優(yōu)點(diǎn)。
　　本論文對(duì)電感電流斷續(xù)導(dǎo)電模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)雙頻率控制開(kāi)關(guān)變換器進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，在研究具有相同導(dǎo)通時(shí)間、不同開(kāi)關(guān)頻率的雙頻率控制技術(shù)之前，本論文深入研究了固定導(dǎo)通時(shí)間(Constant On-time，COT)控制Buck和Boost變換器。研究結(jié)果

4、表明，輸出濾波電容等效串聯(lián)電阻(Equivalent Series Resistance，ESR)是COT控制Buck和Boost變換器發(fā)生脈沖簇發(fā)現(xiàn)象的關(guān)鍵因素，增大輸出電容ESR可以有效避免脈沖簇發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生。該研究結(jié)果對(duì)雙頻率控制技術(shù)在電感電流連續(xù)導(dǎo)電模式(Continuous Conduction Mode，CCM)開(kāi)關(guān)DC-DC變換器中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
　　本論文詳細(xì)分析了雙頻率控制技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)方式，即電壓型和電流

5、型雙頻率控制技術(shù)。并對(duì)它們的實(shí)現(xiàn)方式、工作原理及特性、穩(wěn)定性、控制規(guī)律、循環(huán)周期內(nèi)控制脈沖組合方式、輸出電壓紋波特性、穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)特性、控制信號(hào)頻譜特性等進(jìn)行了分析。對(duì)比研究了電壓型和電流型雙頻率控制技術(shù)在實(shí)現(xiàn)方式上的差異，以及它們的工作特性和控制規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系。研究結(jié)果表明，電流型雙頻率控制技術(shù)具有比電壓型雙頻率控制技術(shù)更為優(yōu)異的控制性能。
　　為拓展雙頻率控制技術(shù)的應(yīng)用范圍，本論文將雙頻率控制技術(shù)應(yīng)用到CCM開(kāi)關(guān)DC-DC變換器