本文選題：數(shù)字控制Buck型 + DC-DC變換器�。� 參考：《東南大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著半導體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展,便攜式、高集成、低功耗的電子產(chǎn)品得到越來越廣泛的應用,這就對電子設備所需要的電源設備提出了更高的要求。需要更小體積,更低功耗,更高性能的Buck型DC-DC變換器為便攜式設備提供電源供電。相比于傳統(tǒng)模擬控制方法,更加先進的數(shù)字控制方法不斷應用于開關(guān)電源的控制策略中。本文給出了一款基于模糊PID控制的快速響應Buck型DC-DC變換器的設計,包括Buck型DC-DC變換器的主拓撲、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、模糊PID控制器及數(shù)字脈沖寬度調(diào)制模塊,并完成了整個系統(tǒng)的設計仿真與測試。本文首先在頻域設計了傳統(tǒng)的數(shù)字PID控制器,權(quán)衡響應速度及超調(diào)量,根據(jù)系統(tǒng)要求得到PID初始參數(shù)；然后引入模糊算法與PID算法加以組合,將根據(jù)整定規(guī)則得到的邊界PID的參數(shù)變化量加到初始PID參數(shù)中,實現(xiàn)模糊PID組合控制。本文重點研究了模糊PID控制器,包括隸屬函數(shù)形狀的選取,根據(jù)設計指標設計模糊子集,比例因子的確定,模糊PID規(guī)則表的確定以及解模糊的實現(xiàn),對各個模塊進行優(yōu)化設計及MATLAB建模仿真,并對仿真結(jié)果加以對比分析。在此基礎上,本文進行了Buck型DC-DC變換器的軟硬件電路設計,搭建電路測試平臺對所設計的模糊PID算法進行驗證與測試。分別進行主拓撲開環(huán)和系統(tǒng)閉環(huán)的測試,在3.6-5.0V的輸入電壓,1MHz的開關(guān)頻率,1A的負載電流條件下,輸出電壓穩(wěn)定在1.8V,紋波小于10mV,峰峰值小于30mV,建立時間小于5ms。同時在0.4A-1.0A的負載階躍條件下,恢復時間小于130μs；轉(zhuǎn)換效率在負載為0.8A時達到最大值81%。滿足了開關(guān)電源系統(tǒng)對動態(tài)及靜態(tài)性能的要求,較好的驗證了模糊PID控制算法在數(shù)字控制開關(guān)電源中的優(yōu)越性。
[Abstract]:With the continuous development of semiconductor technology, portable, high integrated, low power consumption electronic products are becoming more and more widely used, which puts forward higher requirements for the power supply equipment needed for electronic equipment. The Buck type DC-DC converter, which needs smaller volume, lower power consumption and higher performance, provides power supply for portable devices. In the traditional analog control method, more advanced digital control methods are applied to the control strategy of switching power supply. In this paper, a fast response Buck DC-DC converter based on fuzzy PID control is designed, including the main topology of the Buck DC-DC converter, the ADM, the fuzzy PID controller and the digital pulse width modulation mode. In this paper, the design simulation and test of the whole system are completed. Firstly, the traditional digital PID controller is designed in the frequency domain, the response speed and the overshoot are weighed, and the initial parameters of the PID are obtained according to the system requirements. Then the fuzzy algorithm is combined with the PID algorithm to add the parameter variation of the boundary PID to the beginning of the setting rule. In the initial PID parameter, the fuzzy PID combination control is realized. This paper focuses on the fuzzy PID controller, including the selection of the shape of the membership function, the design of the fuzzy subset according to the design index, the determination of the proportion factor, the determination of the fuzzy PID rule table and the realization of the solution blur, and the optimization design of each block and the simulation of the MATLAB modeling, and the simulation knot. On this basis, this paper carries out the hardware and software circuit design of the Buck DC-DC converter, and builds the circuit test platform to verify and test the designed fuzzy PID algorithm. The main topology open loop and system closed loop test are carried out respectively, the input voltage of 3.6-5.0V, the switching frequency of 1MHz, and the load current condition of 1A. At the same time, the output voltage is stable at 1.8V, the ripple is less than 10mV, the peak peak is less than 30mV, the time is less than 5ms., and the recovery time is less than 130 Mu under the 0.4A-1.0A load step condition. The conversion efficiency reaches the maximum value 81%. when the load is 0.8A, which satisfies the requirement of the dynamic and static performance of the switch power system, and the fuzzy PID is well verified. The superiority of control algorithm in digital control switching power supply.

【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM46

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本文編號：1783615