基于fpga的脉冲序列控制pccm buck

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1、基于FPGA的脉冲序列控制PCCMBuck1绪论1.1课题研究背景及意义随着电力电子技术取得的卓越进步，人们在工作、生活中用到的电子产品在日益增加，多种多样的电子产品规格对电源各种特性的要求也逐渐变高。电子产品正朝着小型化与低成本化发展，促进电源向小、轻、薄以及高效率发展。传统技术比较成熟的晶体管串联稳压电源是一种连续控制的线性稳压电源，具有输出电压纹波小、稳定性好、可靠性较高等优点，已有大量的集成线性稳压电源模块，但是这种电源通常包括体积庞大且沉重的工频变压器与滤波器，发射极与集电极之间要承受一个比较大的电压，使调整管上消耗的功率较大，以致需要采用功率较大的调

2、整管，进而需要安装体积很大的散热器，这种电源已经满足不了现代电子产品要求的小型化与低成本化[1]。双极型电力晶体管问世于20世纪60年代末期，具有耐压高、电流大的特点，工作频率较高的开关电源在基础上出现，开关电源至今仍在采用当时确定的基本结构。开关电源的频率在早期仅有几千赫兹，提高开关频率能够促进开关电源体积与重量的缩减，但磁性元件在频率为10KHz左右时会发出尖锐刺耳的噪声。20世纪70年代出现了20KHz革命，开关电源频率突破了人耳的听觉极限，体积能够变得更小。之后MOSFET的出现及应用，进一步减小了电源的体积，减轻了重量，同时提高了其功率密度。开关电源在

3、20世纪80年代以前主要运用在功率比较小的场合，到了80年代，电源的容量因IGBT的产生与发展而逐渐增大，在中等容量场合的应用逐步增多。到了20世纪90年代，功率因数校正技术的出现与应用，促进了开关电源的发展，广泛应用于电子设备和家电等领域[2]。........1.2开关电源的研究现状DarnellGroup是全球电力电子机构，从其发布的数据可以看出，数字电源专用集成电路近些年来在世界市场上有大幅增长，其中数字环路控制芯片占据主要份额[28]。一些世界著名的电子产品公司与研究机构在数字电源管理方面注入了很多人力与财力，取得了许多成果，德州仪器、Pirmario

4、n、科罗拉多州立大学、飞思卡尔、Semtech公司及凌力尔特等公司已经研发了一些关于数字电源控制器的产品，这些研究的发展状况如下文所述。德州仪器公司是世界著名的半导体公司，研制出了能够实现隔离式JTAG接口及双相位功率因数校正技术功能的PiccoloMCU高电压PFC开发组件[29]，发布了一系列的数字电源管理芯片。该系列产品以数字信号处理器为核心，在模拟控制器的基础上加入了低压大电流驱动、内部非易失性的闪烁存储器、数字保护模块、高精度模数转换模块及PM总线等功能[30]。Primarion公司隶属著名电子厂商英飞凌科技，在各大电子生产厂商的高端产品中都广泛应用

5、了其生产的开关电源数字控制器。公司的早期产品Px7510可以同时运行4个能够工作在不同相位的控制器，支持电源管理总线通信接口，通过这个接口用户能够方便地实时监测、调整、修改电源的各种参数。相比于同类型的其他产品，这种芯片因使用了状态机的控制方式以及AEON非易失性的存储技术而有效地降低了成本，更加具有市场竞争力。..........2脉冲序列控制Buck-Boost变换器AliEmadi等人在一项专利中提出了脉冲序列（pulsetrain，PT）控制的思想，目前已经获得了广泛研究。PT控制技术可以分成两类：电压型PT控制技术、电流型PT控制技术。这两种控制方式有

6、相同的控制脉冲选取规则，但是产生脉冲的方式不同。本章阐述了电压型与电流型PT控制技术的工作原理，分析了电压型PT控制Buck-Boost变换器工作于DCM时的控制原理与其高、低能量电压控制脉冲，提出一种包含两个伪连续控制量的新型PT控制策略，使变换器工作于PCCM模式，详细分析了其控制过程与其高、低能量电压控制脉冲，并将其与PT控制DCMBuck-Boost变换器进行了对比研究。2.1PT控制技术PT控制是开关变换器的一种新型非线性控制技术。PT控制器设置两个频率相同而占空比不同的高、低能量电压控制脉冲，根据一定的规律选择适宜的脉冲作为控制起作用的脉冲。几个高、

7、低能量电压控制脉冲组成的脉冲序列组成了一个PT循环周期，控制器对输出电压的调节是通过调整PT循环周期中脉冲序列的连接方式来完成的。当变换器工作稳定时，PT循环周期中的脉冲序列连接方式保持不变。电压型PT控制技术的工作原理简单，只有输出电压一个变量，控制器只需将开关周期开始时刻的输出电压参与比较，不需要检测与处理其他状态变量，属于单环控制，对控制器的设计与实现都比较简单，仅需一些常见的逻辑门电路以及比较器就可以实现。控制器产生的高、低能量电压控制脉冲占空比不变，相比于传统的P技术，抗干扰能力更强，适合应用于集成电路。.........2.2电压型PT控制DCMBu

8、ck-Boost变换器图