發(fā)布時間：2021-01-28 03:23

　　Pulse Width Modulation（PWM）,即脈沖寬度調(diào)制,是一種廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)控制、通信、開關(guān)電源等領(lǐng)域的技術(shù)。近年來,隨著集成電路的發(fā)展,消費(fèi)電子在市場中的占比越來越高,數(shù)字開關(guān)電源憑借其穩(wěn)定性好、容易移植、可以實現(xiàn)復(fù)雜控制算法的特點(diǎn)逐漸成為熱門的研究方向,其中的重要模塊——數(shù)字脈沖寬度調(diào)制（Digital Pulse Width Modulation）模塊也具有很大的研究價值,其線性度、開關(guān)頻率和分辨率直接影響了開關(guān)電源的性能。通過對傳統(tǒng)DPWM結(jié)構(gòu)及提高分辨率方法的分析,本文提出了一種采用三級混合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)12bit分辨率的DPWM模塊。根據(jù)SMIC 0.13μm工藝庫,利用標(biāo)準(zhǔn)單元搭建了可調(diào)節(jié)延遲單元與校準(zhǔn)模塊,共同組成理想延遲為10ns的延遲鏈結(jié)構(gòu),其中可調(diào)節(jié)延遲單元的調(diào)節(jié)范圍為0.705ns到1.835ns,最小延遲時間變化量約為0.069ns,使用8級串聯(lián)實現(xiàn)延遲鏈。校準(zhǔn)模塊則通過檢測延遲鏈上信號的相位差,從低到高逐步增加延遲,直到總延遲略高于10ns。在利用3bit延遲鏈結(jié)構(gòu)、6bit計數(shù)-比較結(jié)構(gòu)實現(xiàn)9bit分辨率的Core DPWM后,設(shè)計了二階Si... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Buck功率級的Simulink建模

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文36考慮電容的等效串聯(lián)電阻RESR和電感的直流電阻RDCR后，Buck功率級的Simulink模型如圖3-20所示。圖3-20Buck功率級的Simulink建模一般來說，數(shù)字電源系統(tǒng)中ADC的最小分辨率需要小于輸出電壓的紋波。根據(jù)計算可知，當(dāng)ADC達(dá)到7-bit時，在-1V~1V的監(jiān)測范圍內(nèi)其最小分辨率為0.016V，小于設(shè)計指標(biāo)的電壓紋波。由于實際情況下電壓紋波可能比20mV小，而且待檢測的DPWM模塊的分辨率為12-bit，保守起見其分辨率需要比ADC的分辨率高3-bit，因此將ADC模型的分辨率設(shè)置為9-bit，模型如圖3-21所示。后級的增益將電壓信號轉(zhuǎn)化為-256~255之間的離散數(shù)字信號。圖3-21ADC的Simulink建模理想DPWM模型如圖3-22所示，前級的控制信號與鋸齒波相減后輸入過零比較器，生成對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制信號。圖3-22理想DPWM模塊的Simulink建模圖3-23為基于Sigma-Delta調(diào)制的DPWM模塊的模型。該模型中3bit分辨率通過二階Sigma-Delta調(diào)制實現(xiàn)，后接一個理想的9-bit分辨率DPWM模型。由于

第三章高分辨率混合型DPWM模塊的設(shè)計與集成37實際電路中將信號的分辨率從12-bit降低到9-bit時使用的是截位的方法，即直接舍棄最低位，因此在建模時需要加入一些額外的邏輯使生成的9-bit分辨率的信號小于準(zhǔn)確值，保證行為的一致性。圖3-23基于二階Sigma-Delta調(diào)制的DPWM模塊的Simulink建模圖3-24為基于數(shù)字抖動的DPWM模塊的模型。與Sigma-Delta調(diào)制類似，建模時需要加入一些額外的邏輯使生成的9-bit分辨率的信號小于準(zhǔn)確值。之后將原始輸入信號與經(jīng)過9-bit量化后的信號相減作為LookupTable的行選擇，將3-bit計數(shù)器的輸出值作為LookupTable的列選擇，生成對應(yīng)開關(guān)周期的抖動信號。經(jīng)過量化后的占空比信號與抖動信號相加，通過限幅器輸出給分辨率為9-bit的CoreDPWM，實現(xiàn)有效分辨率為12-bit的DPWM模塊。圖3-24基于數(shù)字抖動的DMWM模塊的Simulink建模最終得到的數(shù)字電源仿真系統(tǒng)的架構(gòu)如圖3-25所示，由于PID補(bǔ)償器的設(shè)計已經(jīng)有較為成熟的理論，本文不再對此進(jìn)行贅述。圖3-25一種基于Buck型開關(guān)電源系統(tǒng)的仿真平臺


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