基于dsp的v-272-控制buck变换器的研究

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1、华侨大学硕士学位论文第一章DC/DC变换器的研究现状b)按检测信号不同分类图1.1开关电源按控制方法分类随着控制理论的发展，一些现代的控制方法，如模糊控制、滑模变结构控制等非线性控制方法也被应用到开关电源的控制电路中。本论文以电感连续导电Buck变换器为例，对几种控制方法的工作原理、特点和使用场合进行了讨论。[7]1.2.1Buck变换器的连续导电模式和不连续导电模式Buck变换器是PWM型DC/DC变换器中最简单、最基本的一种，其拓扑电路如图1.2所示。用场效应管和二极管实现其开关作用的电路如图1

2、.3所示。图1.2基本Buck变换器拓扑电路图3华侨大学硕士学位论文第一章DC/DC变换器的研究现状图1.3Buck变换器图1.4驱动信号波形在开关型变压器中，常用一个有源元件（如场效应管）和一个无源元件的组合来实现其开关作用。图1.3所示Buck变换器的工作原理如下：为使开关管S工作在开关状态，在其控制端（栅极和源极）施加周期一定、高电平存在时间可调的脉冲信号VP，如图1.4所示。图中VP表示场效应管栅极和源极之间的电压。当VP为高电压时开关管导通，VP为低电压时开关管截止。在一个周期中晶体管导通

3、时间T与周期T之比称为导通比。即onSTonD=（1－1）TS当图1.3所示电路中开关管栅极加上图1.4所示的驱动信号后，在负载上便可产生随导通比D变化而变化的直流电压V。其原理是：开关管S导通时，二O极管D截止，其电路拓扑如图1.5(a)所示。电源V通过能量传递电感L向负载gR输送能量，同时使电感L能量增加；当开关管截止时，电感释放能量使续流二4华侨大学硕士学位论文第一章DC/DC变换器的研究现状极管D导通，其拓扑电路如图1.5(b)所示。在此阶段，电感L把前一阶段增加的能量向负载释放，使负载电压

4、极性不变且比较平直。C是滤波电容，它使输出电压的纹波进一步减小。从原理上讲，此电容可以去掉，只要电感L足够大，输出电压就可以较为平直，但加上电容，既可以使纹波显著减小，又可以减小电感量，所以工程上都加上此电容。显然，开关管导通时间越长，传递到负载的能量越多，输出电压也就越高。(a)S导通，D截止(b)S截止，D导通图1.5Buck变换器的两种开关状态的电路拓扑下面我们对Buck变换器进行稳态分析，从而求出该变换器的输入输出稳态电压变比、电流变比和电感电流纹波等稳态特性。分析时假定：1）电路中的电感、

5、电容、开关管、二极管均是理想的。电感、电容理想是指不考虑它们任何的寄生参数；开关管、二极管理想是指其导通时电压为零，截止时电流为零，导通与截止的转换是瞬时完成的。5华侨大学硕士学位论文第一章DC/DC变换器的研究现状2）输出电压的纹波比输出电压其平均值V相比小得多。分析时，可忽略此纹波。O这一假设在实际上是成立的，因为一般变换器的开关频率f很高，而且还没有S低通滤波器。1.2.1.1连续导电模式[7]在上述假定下，图1.3所示Buck变换器电路中伏－秒平衡规律，即1TSVdt=0（1－2）∫LT0S

6、解得VOM==D（1－3）VS式中M为变换器的稳态电压比，式（1－3）所示的电压比图解形式如图1.6所示。图1.6Buck变换器稳态输出比图1.6可以看出Buck变换器的稳态输出电压比永远小于1，所以Buck变换器也称为降压变换器。由于假定电路中元件都是理想的，所以变换器的效率为1，由此可得，输入输出的稳态电流比为：I1OM==（1－4）IIDS6华侨大学硕士学位论文第一章DC/DC变换器的研究现状其中I，I分别代表输出平均电流和流过开关管的平均电流。OS稳态时电感电流的纹波∆i（峰值到平均值）为：

7、Vg−VO∆=iDT（1－5）S2L峰－峰值为：Vg−VO∆ipp=DTS（1－6）L1.2.1.2不连续导电模式当电感L较小或者负载电阻R较大或开关频率f较低时，将出现电感电流iSL在一个周期结束前就下降到零并一直保持到周期结束的情况。因此，这种情况下，每个周期的开始电感电流总是从零开始变换的，这就是所谓的不连续导电模式。不连续导电模式下，变换器一个周期中有三个工作状态，即（1）开关管导通，二极管截止。该段时间的时间长度为DT；（2）开关管截止，二极管导通。1S该段运行的时间长度为DT；（3）开关

8、管截止，二极管亦截止。该段运行的时2S间长度为DT=T−(D+DT)。3SS12S[7]不连续导电模式时Buck变换器的稳态电压比为：VDM=O=1（1－7）VgD1+D2从式（1－7）可以看出，不连续导电模式时Buck变换器的稳态电压比不但与导通比D有关，而且与D有关。D是由变换器外界驱动条件决定，而D是1212[7]由变换器内部参数决定的。据可求得下面我们寻求D与电路参数的关系为：2D14KD=(1+−1)（1－8）222D1而不连续导电模式下Buck变换器的稳态