發(fā)布時間：2020-04-12 14:28

【摘要】：隨著微型處理器技術(shù)的快速發(fā)展和逐漸成熟,當前的微型處理器不僅需要有較高的運算速率、運算能力,也需要有較快的瞬態(tài)響應(yīng),而且其供電電源需要滿足電源輸出電壓變小、趨于小型化、低EMI、輸出電流容量增大、高功率密度、快速負載響應(yīng)等各種特性。因此以往的單相直流開關(guān)電源變換器的局限性日益凸顯。為滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求,多相直流開關(guān)電源變換器應(yīng)運而生,由于其獨有的性能為高性能微型處理器電源管理方案提供了一種新的思路。本文針對雙相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器在連續(xù)模式(CCM)狀態(tài)下的工作狀態(tài),建立了一種非線性數(shù)學模型。同時將建立的非線性數(shù)學模型應(yīng)用于實際雙相直流電源變換器的分析設(shè)計中。論文采用傳統(tǒng)的狀態(tài)空間平均法對連續(xù)工作模式(CCM)下的單相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器的同步整流電路模塊進行了建模,并結(jié)合功率級模塊、控制電路模塊、電流采樣模塊和誤差放大器模塊的模型建立了電源變換器系統(tǒng)的非線性建模。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)多相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器的工作原理以及單相電源變換器各模塊模型,采用狀態(tài)空間平均法對雙相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器進行非線性建模。最后將所建立的雙相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器的非線性數(shù)學模型應(yīng)用于一種實際的雙相峰值電流模(PCM)變換器電路設(shè)計中,并與其電路級仿真結(jié)果進行對比分析,較好地預(yù)測了有效頻段范圍內(nèi)的行為特性。仿真對比試驗顯示:對工作頻率為2MHz、帶寬為600kHz的雙相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器,電路級仿真模型與采用狀態(tài)空間平均法建立的非線性數(shù)學模型的幅頻特性曲線吻合頻率最高達2MHz,而相頻特性曲線的吻合頻率則超過了1MHz,即1/2f_s。故雙相峰值電流模(PCM)Buck電源變換器的非線性數(shù)學模型可以較好地預(yù)測系統(tǒng)在有效頻段(即:1/2f_s)范圍內(nèi)的行為特性,能夠為DC/DC直流電源變換器的設(shè)計與開發(fā)提供有效指導和理論依據(jù)。
【圖文】：

16(b) 相頻特性曲線圖 2.14 采樣保持效應(yīng)精確模型頻域特性曲線似模型設(shè)計中，，精確的采樣保持效應(yīng)無法讓設(shè)計人員從物理層面對其有深入的描述采樣頻率與信號頻譜之間的關(guān)系，是連續(xù)信號離散化的基本依程中，當抽樣頻率超過信號中最高頻率的 2 倍時，采樣后的數(shù)字信號源變換器的有效頻段為 1/2 開關(guān)頻率范圍內(nèi)，只需 1/2 開關(guān)頻率范圍內(nèi)保持效應(yīng)模型公式(2.34)進行展開，僅取一階和二階函數(shù)，便可得到2e2n z n( ) 1s sH sw Q w

nswT z2Q nsns s12 2 2 2wffT T ) ~ 式(2.38)可以看出，采樣保持效應(yīng)近與電源變換器的開關(guān)頻率有關(guān)，面共軛零點。一個右半平面的零點將會在幅頻特性曲線上給增益 20dB線上給相位裕度帶來 90°的減少。那么一對右半平面的零點將會給增益帶來 180°的減少。因此根據(jù)式(2.35)，幅頻特性曲線在 1/2fs處的上升斜以-180°/dec 的斜率下降，若電源變換器的開關(guān)頻率為 2MHz，則采樣保性曲線如圖 2.15 所示。圖 2.15 所示采樣保持效應(yīng)二階模型的 Bode 圖中幅 2.14 所示的精確模型的 Bode 圖中幅頻特性曲線、相頻特性曲線的變化趨
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46

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本文編號：2624824