【摘要】：電能的轉(zhuǎn)換、使用效率獲得越來越多的關(guān)注,因而同步整流Buck變換器被廣泛應(yīng)用于微處理器、移動(dòng)電子設(shè)備、通信設(shè)備等產(chǎn)品中。這類產(chǎn)品通常工作在低壓大電流的條件下,負(fù)載電流經(jīng)常在很大范圍內(nèi)變化,基于小信號(hào)模型的線性控制很難滿足負(fù)載對電源性能的要求。滑�？刂萍骖櫺⌒盘�(hào)和大信號(hào),對擾動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性,與開關(guān)變換器具有很強(qiáng)的適用性,因而成為研究的熱點(diǎn)。本文主要研究同步整流Buck變換器的滑模控制,同時(shí)考慮開關(guān)管導(dǎo)通電阻、濾波電感和輸出電容等效串聯(lián)電阻等寄生參數(shù)的影響。首先根據(jù)基爾霍夫定律分析同步整流Buck變換器的工作特點(diǎn),建立其狀態(tài)空間模型,引入“開關(guān)線”的概念并分析開關(guān)線與滯環(huán)環(huán)寬和開關(guān)頻率的關(guān)系。在MATLAB/Simulink中搭建仿真系統(tǒng)證明了利用開關(guān)線計(jì)算滯環(huán)環(huán)寬可準(zhǔn)確控制開關(guān)頻率。其次,基于超螺旋算法設(shè)計(jì)了數(shù)字式二階滑模微分器,通過檢測輸出電壓來估計(jì)同步Buck變換器的狀態(tài)信息。在仿真環(huán)境證明了數(shù)字式二階滑模微分器準(zhǔn)確度高,工作性能好于一階滑模微分器。接著,結(jié)合開關(guān)線計(jì)算滯環(huán)環(huán)寬并設(shè)計(jì)了一階滑�？刂破骱投A滑�？刂破�。在MATLAB/Simulink中進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,設(shè)計(jì)的滑模控制器開關(guān)頻率均控制在理論值附近,二階滑�？刂破鞅纫浑A滑�？刂破骶哂懈叩目刂凭群透鼜�(qiáng)的魯棒性;并對二階滑模控制器進(jìn)行了性能分析。最后,設(shè)計(jì)12位高速AD電路和5V輸入,1.8V、11A輸出同步整流Buck變換器的PCB。以FPGA為控制器設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)二階滑模微分器和二階滑�？刂破鲗ν秸鰾uck變換器進(jìn)行控制,進(jìn)行了負(fù)載擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提出理論的有效性和實(shí)用性,開關(guān)頻率得到有效控制,設(shè)計(jì)的二階滑�？刂破骶哂泻軓�(qiáng)的魯棒性。
【圖文】：

圖 2.1 含寄生參數(shù)的同步整流 Buck 變換器電路流輸入電壓，S1 為控制 MOSFET 管（主開關(guān)管），S控制信號(hào)，u 為控制信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)，onr 為整合后感兩端電壓，Li 為電感電流，定義為關(guān)聯(lián)參考方向效串聯(lián)電阻，Cv 為電容兩端電壓，Ci 為電容電流，，ov 為輸出電壓，oi 為輸出電流。 Buck 變換器穩(wěn)態(tài)分析 Buck 變換器工作的開關(guān)頻率為sf ，開關(guān)周期為sT ，同步管關(guān)斷，設(shè)此過程持續(xù)時(shí)間為ont ，此時(shí)電路結(jié)

圖 2.1 含寄生參數(shù)的同步整流 Buck 變換器電路流輸入電壓，S1 為控制 MOSFET 管（主開關(guān)管），，S控制信號(hào)，u 為控制信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)，onr 為整合后感兩端電壓，Li 為電感電流，定義為關(guān)聯(lián)參考方向效串聯(lián)電阻，Cv 為電容兩端電壓，Ci 為電容電流，，ov 為輸出電壓，oi 為輸出電流。 Buck 變換器穩(wěn)態(tài)分析 Buck 變換器工作的開關(guān)頻率為sf ，開關(guān)周期為sT ，同步管關(guān)斷，設(shè)此過程持續(xù)時(shí)間為ont ，此時(shí)電路結(jié)
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2646345