在微處理器供電系統(tǒng)中,要求DC-DC變換器能夠輸出低電壓大電流;同時為了避免電壓紋波干擾數(shù)字電路邏輯,造成錯誤的處理結果,這就要求DC-DC變換器輸出電壓紋波低。為了滿足這些特殊的用電場合,本文對具有輸出低電壓、大電流、低紋波特性的DC-DC變換器展開了研究,主要工作如下:在分析單相BUCK型變換器的基本工作原理基礎上,對多相交錯并聯(lián)同步BUCK型變換器的拓撲結構展開理論研究與仿真,并給出功率級電路設計方法,包括輸入輸出電容以及儲能電感的參數(shù)計算。相對于單相變換器,多相交錯并聯(lián)變換器控制策略更加復雜,具體表現(xiàn)在需要解決各相支路電流均衡以及驅動信號精確移相兩個問題。受制造工藝的影響,每相的元器件實際參數(shù)很難做到完全一致,參數(shù)差異將會導致各相支路電流不均衡,降低系統(tǒng)穩(wěn)定性和使用壽命。現(xiàn)有的并聯(lián)均流技術如最大電流自動均流法、外接控制器法等需要增加額外電路,增加了電路復雜度。本文采用平均電流控制,能夠在不增加額外電路的情況下實現(xiàn)各相支路電流自動均衡。利用Saber軟件搭建了基于平均電流控制三相交錯并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器仿真模型,仿真結果表明基于平均電流控制的三相交錯并聯(lián)DC-DC變換器能夠在不增加額外電路的情況下實現(xiàn)自動均流,并且各相支路電流均衡度較好。單相變換器只需要一路驅動信號,而多相交錯并聯(lián)變換器需要多路驅動信號,并且多路驅動信號之間需要有一定的相位差。為了解決模擬電路難以實現(xiàn)多相交錯并聯(lián)所需要的高頻率驅動信號精確相移問題,通過對多相交錯并聯(lián)DC-DC變換器擾動信號進行分析,提出了基于數(shù)字PID控制多相交錯并聯(lián)拓撲結構多環(huán)控制策略。以三相交錯并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器為例,通過Matlab/Simulink對該方案進行了仿真驗證,仿真結果表明,采用該控制策略的三相交錯并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器具有輸出紋波低,帶載能力強,各相電流均衡度、系統(tǒng)動態(tài)性能較好等優(yōu)點,達到了良好的控制效果。最后,設計了基于DSP數(shù)字PID控制三相交錯并聯(lián)BUCK型DC-DC變換器樣機,并搭建了測試平臺,在設定輸出電壓為1.8V情況下,測得輸出電壓紋波峰峰值為6.69mV,最大負載電流達18A,最大負載調整率低于1.3%;負載電流大于2A時,各相支路電流不均衡度低于5%。
【學位單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN624
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景及選題意義
    1.2 DC-DC變換器研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內容及章節(jié)安排
第2章 BUCK型 DC-DC變換器基本原理
    2.1 BUCK型 DC-DC變換器拓撲結構
    2.2 DC-DC變換器工作模式
    2.3 DC-DC變換器控制方式
        2.3.1 DC-DC變換器模擬控制
        2.3.2 DC-DC變換器數(shù)字控制
    2.4 本章小結
第3章 交錯并聯(lián)技術研究
    3.1 多相交錯并聯(lián)拓撲結構
    3.2 多相交錯并聯(lián)紋波分析
        3.2.1 電流紋波
        3.2.2 電壓紋波
        3.2.3 開環(huán)仿真分析
    3.3 多相同步損耗分析
    3.4 電感和輸入輸出電容參數(shù)計算
    3.5 并聯(lián)均流技術分析
    3.6 多相交錯并聯(lián)技術難點
    3.7 本章小結
第4章 控制環(huán)路分析與設計
    4.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
    4.2 基于平均電流控制器設計
        4.2.1 電流控制器設計
        4.2.2 電壓控制器設計
        4.2.3 平均電流控制策略
        4.2.4 仿真分析
    4.3 數(shù)字控制器設計
        4.3.1 PID控制算法
        4.3.2 PID參數(shù)整定
        4.3.3 數(shù)字PID控制策略
        4.3.4 仿真分析
    4.4 本章小結
第5章 基于DSP的系統(tǒng)軟硬件設計與實驗分析
    5.1 系統(tǒng)總體結構框架設計
    5.2 系統(tǒng)硬件設計
        5.2.1 采樣電路設計
        5.2.2 輔助電源設計
        5.2.3 驅動電路設計
    5.3 系統(tǒng)軟件設計
        5.3.1 主程序設計
        5.3.2 A/D中斷程序設計
        5.3.3 濾波算法
        5.3.4 PWM信號產(chǎn)生
        5.3.5 PID改進算法
    5.4 實驗驗證
    5.5 本章小結
結論
致謝
參考文獻

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本文編號：2839056