本文關(guān)鍵詞：單電感雙輸出Buck變換器控制方法研究

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【摘要】：隨著由電池供電的便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,降低損耗和減少電源器件成為電源設(shè)計(jì)中兩個(gè)最重要的設(shè)計(jì)要求。單電感雙輸出(single-inductor dualoutput,SIDO)Buck變換器只要一個(gè)電感,可分別控制兩路電壓輸出,相對(duì)傳統(tǒng)多路輸出電源采用高頻變壓器等組合模塊輸出,它減少了磁性元器件的使用,從而減小了電源體積,降低了電源成本;因此,單電感雙輸出Buck變換器受到越來(lái)越多的關(guān)注,并得到快速的發(fā)展。首先,簡(jiǎn)要介紹了Buck變換器常用的幾種閉環(huán)控制方法,對(duì)比研究了各種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn);在此基礎(chǔ)上,拓展到電源的多路輸出控制技術(shù),研究了非精確調(diào)節(jié)和精確調(diào)節(jié)兩種多路輸出電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下輸出電壓的動(dòng)態(tài)性能做了對(duì)比分析,并重點(diǎn)闡述了單電感雙輸出Buck變換器的原理以及工作方式。然后,本文對(duì)現(xiàn)有的SIDO Buck變換器控制方法進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析,主要包括連續(xù)導(dǎo)電模式下的電壓控制方法以及斷續(xù)導(dǎo)電模式下的分時(shí)復(fù)用控制方法。針對(duì)以上兩種方法存在的問(wèn)題,研究了一種峰值電流控制SIDO DCM Buck變換器的方法,該方法延續(xù)了分時(shí)復(fù)用控制方法可消除輸出支路間交叉影響的優(yōu)點(diǎn),并在負(fù)載參數(shù)發(fā)生變化時(shí),與分時(shí)復(fù)用控制方法相比該方法輸出電壓紋波更小,變換器響應(yīng)速度更快。隨后借助Matlab/Simulink平臺(tái)對(duì)比分析了三種控制方法在支路輸出負(fù)載加載時(shí)輸出電壓的交叉影響、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、紋波大小,仿真結(jié)果對(duì)SIDO Buck變換器應(yīng)對(duì)不同供電場(chǎng)合選擇合適的控制方法具有重要意義。最后,在分時(shí)復(fù)用控制SIDO DCM Buck變換器的基礎(chǔ)上,提出了一種適用于SIDO DCM Buck變換器的改進(jìn)控制方法—前饋型電壓控制方法。該方法采用三角波跟隨輸入電壓作為前饋輸入信號(hào),使得輸入電壓的波動(dòng)及時(shí)反映在載波的幅值變化上。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)控制方法下SIDO DCM Buck變換器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)兩路電壓的獨(dú)立穩(wěn)定輸出,無(wú)交叉影響,并且對(duì)輸入電壓波動(dòng)有較強(qiáng)的抑制能力,在輸入電壓跳變時(shí)兩支路輸出電壓無(wú)暫態(tài)過(guò)沖電壓和振蕩現(xiàn)象。最后并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)理論分析與仿真結(jié)果給予了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,論證了前饋型電壓控制方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：單電感雙輸出 Buck變換器 交叉影響 抗輸入電壓波動(dòng) 暫態(tài)過(guò)沖
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景和意義8-9
• 1.2 多路輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展9-10
• 1.3 研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容11-13
• 2 多路輸出開(kāi)關(guān)變換器控制技術(shù)13-28
• 2.1 引言13
• 2.2 Buck變換器常用閉環(huán)控制策略13-19
• 2.2.1 電壓型PT控制14
• 2.2.2 電壓型PWM控制14-15
• 2.2.3 前饋控制15-16
• 2.2.4 電流型控制16-17
• 2.2.5 V2、V2C和V2-OCC控制17-19
• 2.3 非精確調(diào)節(jié)多路輸出開(kāi)關(guān)變換器19-22
• 2.3.1 變壓器耦合式19-20
• 2.3.2 電感耦合式20-21
• 2.3.3 加權(quán)反饋式21
• 2.3.4 線性穩(wěn)壓式21-22
• 2.4 精確調(diào)節(jié)多路輸出開(kāi)關(guān)變換器22-26
• 2.4.1 單電感雙輸出開(kāi)關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理22-23
• 2.4.2 單電感雙輸出Buck變換器的工作方式23-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 3 峰值電流控制SIDO DCM Buck變換器28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 SIDO Buck變換器常用控制方法28-30
• 3.2.1 電壓控制SIDO CCM Buck變換器28-29
• 3.2.2 分時(shí)復(fù)用控制SIDO DCM Buck變換器29-30
• 3.3 改進(jìn)的峰值電流控制SIDO DCM Buck變換器30-32
• 3.3.1 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 3.3.2 工作模態(tài)分析31-32
• 3.4 不同負(fù)載參數(shù)對(duì)支路輸出電壓的影響32-41
• 3.4.1 仿真模型33-35
• 3.4.2 仿真分析35-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 前饋型電壓控制SIDO DCM Buck變換器42-61
• 4.1 引言42
• 4.2 前饋型電壓控制電路設(shè)計(jì)42-46
• 4.2.1 改進(jìn)控制方法的電路結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2.2 工作機(jī)理分析43-46
• 4.3 輸入電壓跳變對(duì)輸出電壓的影響46-57
• 4.3.1 仿真模型47-48
• 4.3.2 仿真分析48-53
• 4.3.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析53-57
• 4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證57-60
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)硬件控制框圖58
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置58-59
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 總結(jié)和展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄68
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文68

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本文編號(hào)：737957