本文選題：DC-DC轉(zhuǎn)換器 + 開關(guān)變換器��； 參考：《西安電子科技大學》2014年碩士論文

【摘要】：電子科學技術(shù)和各類通信終端的日新月異的進展使得人類在處理各項社會活動的過程中變得越來越高效,而一個可靠性高、功耗低、性能參數(shù)優(yōu)良的電源是所有通信終端與電子設備能夠正常運行的首要前提。電源模塊是構(gòu)成一個整機系統(tǒng)核心部件之一,而微電子技術(shù)近些年在全球范圍內(nèi)的高速發(fā)展使得對各種各樣模塊電路的集成化成為了可能。相比于一個電子系統(tǒng)龐大的電源模塊,集成化電源芯片的優(yōu)點在于可使其功耗變低、轉(zhuǎn)換效率變高、體積變小、驅(qū)動能力變強、電路可靠性變高。本文主要對峰值電流控制模式下的Buck型開關(guān)變換器進行了建模研究與子模塊電路的設計實現(xiàn),研究工作主要包括:分析了開關(guān)變換器的基本結(jié)構(gòu)與原理。通過對開關(guān)變換器的理論研究,分析了當前開關(guān)變換器的主要類型。分析主要包括,功率級開關(guān)主回路類型,控制回路調(diào)制模式,控制采樣策略,主回路導電模式。并在分析基礎上得出結(jié)論:采用PWM調(diào)制,電流采樣型控制,連續(xù)導電模式的轉(zhuǎn)換器具有更好的輸入調(diào)整率、負載調(diào)整率以及轉(zhuǎn)換效率。建立了峰值電流型開關(guān)變換器的系統(tǒng)模型。通過理論計算,采用Simulink建立了時域模型以及采用Matlab建立了頻域模型。分析了模型仿真結(jié)果并提出控制回路的控制策略。模型建立的工作依次為功率級開關(guān)回路模型,負反饋控制回路模型以及系統(tǒng)模型。其中開關(guān)回路建模主要包括,非理想?yún)?shù)的等效、大信號模型、條件假設研究、小信號模型、傳遞函數(shù)提取;負反饋控制回路建模主要包括,電壓環(huán)路采樣、電壓環(huán)路誤差放大器、電流環(huán)路采樣、電流環(huán)路斜率補償以及控制回路傳遞函數(shù)的提取;系統(tǒng)建模包括在控制回路閉環(huán)下對系統(tǒng)頻域穩(wěn)定性分析。驗證了所建模型正確性。采用Matlab軟件進行頻域驗證以及采用Simulink軟件進行時域驗證。分別分析了控制環(huán)路中電壓環(huán)路與電流環(huán)路的不穩(wěn)定因素,并提出了電壓環(huán)路的頻率補償方法與電流環(huán)路的斜率補償方法,穩(wěn)定性仿真結(jié)果表明該補償方法可以使電路穩(wěn)定工作并具有良好的抑制輸入擾動與負載擾動的能力。按照所建模型確定了開關(guān)變換器的各個模塊,并確定了關(guān)鍵子模塊的參數(shù)指標。系統(tǒng)仿真的結(jié)果驗證了模型的正確性并實現(xiàn)了數(shù)學模型到系統(tǒng)電路模型的映射。驗證了關(guān)鍵子模塊電路的可實現(xiàn)性。依照所確定的子模塊電路參數(shù)指標,采用IC設計軟件Cadence-IC5141對子模塊電路進行設計并驗證其可實現(xiàn)性,實現(xiàn)了系統(tǒng)電路模型到子電路模型的映射。子模塊電路主要包括,運算放大器,電壓比較器,基準電壓源,斜率補償電路與振蕩器。全文通過數(shù)學模型到系統(tǒng)電路模型實現(xiàn)第一級驗證,通過系統(tǒng)電路模型到子模塊電路模型完成第二級驗證。仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)模型可以完整地覆蓋開關(guān)變換器的系統(tǒng)性能指標,系統(tǒng)性能指標均可由子電路模塊實現(xiàn),證明了所建模型具有對實際工程的指導性意義。
[Abstract]:The rapid progress of Electronic Science and technology and all kinds of communication terminals makes human beings become more and more efficient in the process of dealing with various social activities. A power supply with high reliability, low power consumption and excellent performance parameters is the primary prerequisite for the normal operation of all communication terminals and electronic devices. The power module is a whole machine. One of the core components of the system, and the rapid development of microelectronics in the world in recent years makes it possible to integrate all kinds of modular circuits. Compared to the large power modules of an electronic system, the advantages of the integrated power chip are that the power consumption can be reduced, the conversion efficiency is higher, the volume is smaller, and the driving capability is reduced. In this paper, the model of Buck type switch converter under peak current control mode is modeled and the design and Realization of sub module circuit are mainly carried out. The main research work includes the basic structure and principle of the switch converter. The current switch converter is analyzed by the theory of switch converter. Main types, including main circuit type of power level switch, modulation mode of control loop, control sampling strategy, main circuit conduction mode, and conclusion on the basis of analysis: using PWM modulation, current sampling control, continuous conduction mode converter have better input adjustment rate, load adjustment rate and conversion efficiency. The system model of the peak current switch converter is established. Through the theoretical calculation, the time domain model is established by using Simulink and the frequency domain model is set up with Matlab. The simulation results of the model are analyzed and the control strategy of the control loop is put forward. The model of the model is in turn the power level open loop model and the negative feedback control loop model in turn. The modeling of the switch loop mainly includes the equivalent of the non ideal parameters, the large signal model, the condition hypothesis research, the small signal model, the transfer function extraction; the negative feedback control loop modeling mainly includes the voltage loop sampling, the voltage loop error amplifier, the current loop sampling, the current loop slope compensation and the control loop transmission. The system modeling includes the stability analysis of the frequency domain in the closed loop control loop. The correctness of the model is verified. Matlab software is used to verify the frequency domain and the Simulink software is used to verify the time domain. The instability factors of the voltage loop and the electric current loop in the control loop are analyzed, and the voltage is proposed. The frequency compensation method of the loop and the slope compensation method of the current loop. The stability simulation results show that the compensation method can make the circuit work steadily and have a good ability to suppress the input disturbance and load disturbance. The simulation results verify the correctness of the model and realize the mapping of the mathematical model to the system circuit model. The realization of the key sub module circuit is verified. According to the parameters of the module of the sub module, the IC design software Cadence-IC5141 is used to set up the submodule circuit and verify its feasibility, and the system electricity is realized. The circuit model is mapped to the sub circuit model. The sub module circuit mainly includes the operational amplifier, the voltage comparator, the reference voltage source, the slope compensation circuit and the oscillator. The full text passes the first stage verification through the mathematical model to the system circuit model, and the second level verification is completed through the system circuit model to the submode block circuit model. The simulation results show that the simulation results show that The system model can fully cover the performance index of the switch converter, and the performance index of the system can be realized by the sub circuit module. It is proved that the model has the guiding significance for the practical engineering.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM46

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本文編號：2020250