数字电源响应非线性算法研究

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1、根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。数字电源响应非线性算法研究　　数字电源响应非线性算法研究-物理电源论文　　与模拟信号控制的开关电源不同，数字电源中不含有模拟的运算放大反馈电路等模拟信号的设计，取而代之的则是A/D信号转换电路、数字比例、积分、微分控制(DPID)电路等。具体设计模块图由图1所示[1]。如图1所示，在电源的前端模块包括ADC和Buck电路，其中在Buck电路中主要有基准电路和限流保护电路。前端模块与模拟信号控制的开关电源大致相同，与之不同的主要在数字控制器模

2、块。在数字控制器模块中主要包括DPMW(显示器电源管理信号)、DPID以及软启动、PSW控制器和模式选择模块组成。经过试验验证，该结构的数字电源具有最高的经济效益。意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶实验”投影片，原始地球的投影片，米勒实验的投影片。根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。　　通过以上分析可以得到，数字电源虽然具有模拟电源所不能比拟的优点，但是数字电源仍然存在着自身的固有缺陷。数字电源的动态响应速度远低于模拟电源，负载在阶跃时调整速度慢。为

3、了弥补这些不足，实现数字电源的快速响应，在数字电源本身的线性控制下适当的引入非线性算法进行控制管理的操作。非线性算法的原理介绍利用非线性算法来提高数字电源的动态响应是被现在主流学术界所公认的，世界上许多的大学都对其展开了研究。无论是加拿大女王大学研究的电荷平衡算法还是美国科罗拉多大学研究的非线性增益算法，归结起来其利用的原理均是：抛弃原有的数字电源在负载阶跃时使用的线性调整，转而使用非线性控制强行的提高系统的调整时效。迟滞控制非线性算法原理迟滞控制算法的控制方式的基本原理是在负载阶跃时对输出电压和基准电压进行比较，如果满足迟滞比较器的标准则会跨越这个线性控制的开

4、关周期，直接进入强制性的全开-全关的非线性控制周期，具体的原理如图2所示。如图2所示，在数字电源处于正常工作的稳定状态时，电源控制为线性控制；当数字电源处于动态时则采取全开-全关的非线性控制策略。具体思路为：当Vref－Vfb的值大于25mV时，输出的PVM的波为100%；当Vref－Vfb的值小于－25mV时，输出的PVM波为0%。在这两种状态中，输出电压与基准电压的差值满足迟滞控制器，因此采取的是非线性的控制策略。当

5、Vref－Vfb

6、的值小于25mV时，意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶实验”投影片，原始地球的投影片，米勒实验的投

7、影片。根据本节教材用实验和猜测相结合的方法来说明生命起源的特点，教学方法也就选择学生观察投影片、猜测和查资料相结合的方法进行教学。　　则会采取传统的线性控制策略。实验证明这样的控制策略可以提高电源的瞬时相应速度，可以提高响应达到2μs。迟滞控制非线性算法设计对于迟滞控制非线性算法，其应用设计结构如图3所示[2]。与传统的数字电源相比较，该结构增加了高阈值比较器(V+)和低阈值比较器(V－)两个迟滞比价器。两个迟滞比较器的引入实现了线性控制与非线性控制之间的切换，从而实现了复合控制。为了和前文叙述保持一致性，在应用结构设计中将阈值设置为25mV。即当Vref与Vf

8、b的差值大于25mV时，采用非线性对整体的电路结构进行控制，在Driver中输入的为非线性的逻辑输出。当Vref与Vfb的差值小于25mV时，对电路进行线性的控制，在Driver中输入的为正常情况下的线性控制输出的PWM波。如图4所示，为了简化系统结构，笔者将数字电源中的线性部分抽象为一部分[用G(s)表示]，将非线性部分抽象成一部分[用N(s)表示]。假定非线性部分的频率为w，输入的振幅为E。这样便可以将线性部分与非线性部分构造成一个分段函数。通过傅里叶变换便可以构造成一个傅里叶函数，从而可以更好地进行下一步的分析处理。　　数字电源是电源系统未来发展的方向，由

9、于数字电源的固有不足使得数字电源现在难以完全取代模拟电源系统。提高数字电源的可用性，首先便是要提高数字电源的响应速度。要实现数字电源的快速响应，现在一般有两种公认的方法：数字PID补偿和非线性算法的研究。笔者从非线性算法入手，针对迟滞控制非线性算法展开研究。提出了一种改进的数字电源结构和非线性算法，并利用了稳定性分析中最重要的函数描述方法。经过试验，利用本非线性算法设计的数字电源系统可以有效地提高响应速度。　　[1]陈昕.数字电源快速响应非线性算法和数字PID补偿的研究[D].成都：电子科技大学，XX.意大利医生雷地证明腐肉不能生蛆的实验投影片，巴思德的“鹅颈瓶

10、实验”投影片，原始地球的