【摘要】：數(shù)字原邊反饋反激變換器憑借其低成本、高精度、高集成度、復(fù)用性與靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在中小功率便攜式充電器中獲得廣泛青睞。在能源日益緊缺的背景下,提高電源效率、尤其是輕載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率,成為電源設(shè)計(jì)中刻不容緩的要求,而多模式控制可以根據(jù)負(fù)載狀態(tài)合理地選擇不同的控制模式以提高轉(zhuǎn)換效率,因此,多模式控制設(shè)計(jì)成為電源管理芯片中的研究熱點(diǎn)。本論文給出了一種適用于原邊反激變換器的數(shù)字多模式(P WM/PFM/NPSM/DPFM)控制設(shè)計(jì),有效提高了全負(fù)載范圍內(nèi)、尤其是輕載條件下的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率。本文首先介紹了原邊反饋反激變換器的基本工作原理,分析了現(xiàn)有多模式控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)；然后設(shè)計(jì)了一種適用于原邊反饋反激變換器的NPSM控制方案,可在避免音頻噪聲的基礎(chǔ)上有效地提高輕載效率；詳細(xì)研究了NPSM控制模式下輸出電壓的紋波問題,并對各損耗源進(jìn)行分析與建模；基于所建立的效率模型對數(shù)字多模式控制中各個(gè)功能模塊進(jìn)行具體設(shè)計(jì),重點(diǎn)為分段NPSM模式所控負(fù)載范圍設(shè)定、多模式控制的實(shí)現(xiàn)與切換、自適應(yīng)谷底導(dǎo)通的實(shí)現(xiàn),并對Verilog代碼進(jìn)行仿真；最后,對整體設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)測試,驗(yàn)證其可行性與正確性。測試結(jié)果表明：本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字多模式控制方案,可以實(shí)現(xiàn)5V/1A原邊反饋反激變換器的基本功能,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確采樣、谷底導(dǎo)通與多模式之間的穩(wěn)定切換,恒壓精度為±0.9%,輸出電壓紋波小于90mV,峰值效率為80.13%,平均效率為79.54%,10%負(fù)載效率為74.61%,待機(jī)功耗不超過47mW,無音頻噪聲,基本滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
【圖文】：

０邐０．１邐０．２邐０．３邋口邋．４邐０．５邋Ｏ．Ｅ邋０．７邐０．８邐０．９邐１逡逑ＪＪＡ逡逑圖４．５邋ＰＷＭ／ＰＦＭ全負(fù)載范圍頻率曲線圖逡逑在５Ｖ／１Ａ變換器中一般認(rèn)為當(dāng)負(fù)載低于化ｌＡ?xí)r，變換器的輸出功率己足夠低可忽略人耳噪聲，逡逑但從圖４．５中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載在化１Ａ－０．１７Ａ范圍內(nèi)時(shí)，開關(guān)頻率已降到２０ＫＨｚＷ下，也就是說在該逡逑段負(fù)載范圍內(nèi)，存在著不可忽略的音頻噪聲，這也意味著，在該段范圍內(nèi)不能再采用ＰＦＭ控制模式，逡逑必須考慮到音頻噪聲與系統(tǒng)效率的折衷－這里選擇切換點(diǎn)為０．１７Ａ負(fù)載。當(dāng)負(fù)載低于化１７Ａ?xí)r，，若逡逑使用ＰＷＭ控制模式系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率會(huì)很低，而使用ＰＦＭ控制模式則會(huì)帶來音頻噪聲的影響，因此在逡逑３８逡逑

邋０邐０．１邐（Ｘ２邐０．３邐０．４邐０．５邐０．６邐０７邐０．６邐０．９邐１逡逑／0／Ａ逡逑圖４．４邋ＰＷＭ／ＰＦＭ全負(fù)載范圍效率曲線圖逡逑在把化６Ａ負(fù)載點(diǎn)作為ＰＷＭ與ＰＦＭ控制模式切換點(diǎn)的前提下，當(dāng)負(fù)載小于化６Ａ?xí)r，如果均采逡逑用？１＾＾１控制模式，可得到全負(fù)載范圍內(nèi)的頻率曲線圖如園４．５所示。可＾＾看到，隨著負(fù)載的降低，逡逑系統(tǒng)開關(guān)頻率會(huì)越來越小，特別是當(dāng)負(fù)載下降到化１７ＡＬ：Ａ下時(shí)，此時(shí)的開關(guān)頻率會(huì)降低到２０ＫＨｚＬ＾逡逑下，也就是達(dá)到了人耳可聽范圍。逡逑＜１０＊邋ＰＷＭ／ＰＦＭ全負(fù)載范圍頻率曲線（ｒｈ＝９０Ｖａｃ）逡逑７｜邋Ｉ邐！邐！邐！邐！￣ｙ．邐！邐！邐！逡逑幫！邐；邐ｉ邐！邐ｉ邐Ｉ逡逑ｒｉＬＥＩ／ｉＨＥＬ逡逑ｆ邋ｐ邋！邋ｊ邋！邋Ｐｉ．邋ｊ．．．ｉ逡逑Ｉ邋…＇…ｉｌ／ｌｉｆ．．．．．．ｉＩ．！＇…－逡逑＼．．．．．．ｌ／ｉ．．．．．．．．．．．．．；．．．．．．Ｉ．．．．．．ＩＩ．．．．．．．Ｉ．．…■逡逑：ｉ邋Ｍ邋Ｉ邋Ｍ逡逑１７ｌ邋…ｉ邋；邋ｉ…ｉ邋．．�。伞椋桑у义希斑姡埃边姡埃策姡埃冲蹇阱澹催姡埃靛澹希佩澹埃愤姡埃高姡埃惯姡卞义希剩剩铃义蠄D４．５邋ＰＷＭ／ＰＦＭ全負(fù)載范圍頻率曲線圖逡逑在５Ｖ／１Ａ變換器中一般認(rèn)為當(dāng)負(fù)載低于化ｌＡ?xí)r，變換器的輸出功率己足夠低可忽略人耳噪聲，逡逑但從圖４．５中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載在化１Ａ－０．１７Ａ范圍內(nèi)時(shí)，開關(guān)頻率已降到２０ＫＨｚＷ下，也就是說在該逡逑段負(fù)載范圍內(nèi)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN624

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 Jian-ping QIU;Le-nian HE;Yu-lin WANG;;A multimode digital controller IC for flyback converter with high accuracy primary-side feedback[J];Journal of Zhejiang University-Science C(Computers & Electronics);2013年08期

2 邱建平;林玲;何樂年;;反激式開關(guān)電源控制芯片中的高精度原邊反饋技術(shù)[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào);2013年01期

3 Kevin Parmenter;;功率電子產(chǎn)品的重點(diǎn)在于能效[J];電子與電腦;2007年08期

4 屈艾文;程?hào)|方;馮旭;;低待機(jī)功耗開關(guān)電源跨周期模式集成控制電路的仿真實(shí)現(xiàn)(英文)[J];Journal of Shanghai University(English Edition);2007年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 趙爭菡;電力電子變壓器中高頻變壓器磁芯和繞組特性的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

2 邱建平;基于模擬與數(shù)字控制技術(shù)的電源管理芯片關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 何惠森;基于AC-DC開關(guān)電源系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 孫佳云;具有多種工作模式的高效率AC/DC開關(guān)電源芯片設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2013年

2 郜笠旭;一種跳周期模式反激式開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2010年

3 郭秀宏;基于BUCK型DC-DC轉(zhuǎn)換器的高性能誤差放大器設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2009年

4 宗強(qiáng);多模式PWM反激式變換器的設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2552944