1.摘要
开关电源技术近年来得到了迅速的发展,社会需求也越来越多。对于高性能的开关电源来说,输出纹波是项很关键的参数。无源滤波作为广泛采用的经典滤波方式,一直是开关电源滤波的重要方式。目前,常用的开关电源数字控制有单片机控制、DSP 控制和 FPGA 控制等,基于单片机的控制,控制精度和开关频率都不高,基于 DSP 和 FPGA 的控制,虽然控制精度得到改善,但是设计成本高,而且它们都不是 DC-DC 变换器专用的控制器。因此有必要为开关电源设计专用的数字控制器,专用控制器具有结构简单、成本低的优势。
2.课题的国内外发展历程及现状
2.1BUCK变换器建模方法
1976年美国加里福利亚理工学院和在前人的基础上提出了状态空间平均法,较好地解决了型变换器的稳态和动态的低频小信号的分析问题。此后,相继出现了具有同样准确程度的方法,如电流注入等效电路法,等效受控源法,三端开关器件法等,也出现了一些精确度更高的适用于较高信号频率的方法,如取样数据法,离散一平均法等。接下来介绍两种常用的建模方法:
2.1.1状态空间平均法
状态空间平均法时从变换器的不同拓扑下的状态空间方程出发,经过平均一小信号扰动一线性化处理,得到表征变换器稳态和动态小信号特性的数学模型,能给出一个统一的电路模型。状态空间平均法易于获得一个适合于频域分析的线性模型,能直接进行拉普拉斯变换或是频域分析,并可以方便地进行变换器的控制级设计与动态性能评估。
2.1.2等效受控源法
等效受控源电路模型也可以推知变换器稳态和动态低频小信号特性。这种模型的电路形式与变换器拓扑完全相同,只是把开关晶体管和二极管分别用一个相应的受控源代替,用此模型分析的结果与用状态空间平均法所得的结果相同。这种方法的优点是等效电路与原电路结构相同,保留的信息最多,处理简单,概念清楚,适用范围广。等效受控源电路模型实际上是一种变换器的平均值电路模型法。
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