一种数字控制恒压ac-dc变换器的设计

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1、万方数据东南大学工程硕士学位论文4．1数字控制恒压AC．DC变换器的FPGA验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l4．1．1验证电路介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4l4．1．2静态稳压验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．1．3负载跳变验证和建立时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．1．4恒压精度验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯464．2验证结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．474．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。47第五章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯495．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一495．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。49参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．55攻读硕士学位期间发表的论文⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．57VI万方数据第一章绪论1．1课题背景与意义电源是向电子产品提供能量的装置。对于电子产品，尤其是便携式电子设备，电源的作用犹如人体的心脏，其质量直接关系到电子设备的性能和寿命。各种不同的电子产品所使用的电源规格均有不同，其额定电压和电流也有差别，有的产品在不同工作阶段所需要的输出电压或电流也有所不同。但是所有的电子产品都希望其在工作阶段内能够得到稳定的输出电压或输出电流。而且在负载发生变化时，电

4、源的输出电压或电流能够快速回到额定状态川。因此电源变换器在各类电子产品的应用中都是必须的。根据变换前后输入和输出电压以及电流的不同，通常将变换器分为四大类，分别为交流到直流(AC．DC)，也称为整流；交流到交流(AC．AC)，也就是变压；直流到交流(DC．AC)，即逆变；直流到直流(DC．DC)。其中AC-AC电路主要是变换输入电压的频率、幅值、相位等。对于DC．DC，主要是改变电压和电流。目前在便携式的电子设备中，主要有三种电源管理方式，即低压差线性稳压器、开关型电源、以及电荷泵。其中开关电源是指通过改变脉冲的频率、相位、宽度等参数实现稳压输出

5、的一种电源，根据产生的占空比控制输入和输出端的晶体管状态，以达到调节输出电压或电流的目的【2】【31。而开关电源主要以DC．DC变换器和AC．DC变换器为主，广泛应用于手机、笔记本电脑、PAD、数码相机等便携式设备中。随着电子消费品市场的发展，在各类电子产品中AC．DC变换器都得到了广泛的应用，同时也带来了广阔的市场前景。但是这必然会提高对AC．DC变换器的性能需求，如输出精度、纹波、动态响应、效率、负载调整率等。这些性能的提高不仅仅是对设计人员的技术的考验，也是对整个电源行业的巨大挑战【41。在开关电源的领域，模拟电源的设计和应用一直处于主流地

6、位。但是随着电子消费品对电源综合性能的要求越来越高，模拟电源的发展正面临着一系列的挑战。主要是因为模拟电源一般使用模拟器件进行设计，在反馈回路中大量使用误差放大器，带隙基准等电路，容易受工艺、温度等因素的影响，从而导致其稳定性不高。而且模拟电源的系统中，各个模块之间存在相互影响，一个成熟的设计是依靠电路内部各种参数互相折中而获得，所以模拟电源的设计缺乏可移植性，对缩短研发周期和降低研发成本非常不利。随着数字化时代的到来，目前电子产品中数字系统占据了主流地位。模拟电源缺乏必要的可编程性，不利于与数字系统进行信息交换，这样在很大程度上限制了模拟电源在

7、电子系统中的应用规模。另外，模拟电源的补偿和调制的实现方式虽然设计方法比较成熟，但是使用不够直观，由于模拟电路自身局限性，难以实现诸如非线性、自适应等高性能的补偿算法。基于以上原因，进入2l世纪以来，开关电源正朝着数字化和智能化的方向发展。近年来，数字电源1万方数据东南大学工程硕士学位论文的设计引起了各高校和研究机构的广泛关注。开关电源的数字化，可以有效解决上述模拟电源面临的困难。而且数字电源拥有一些模拟电源无可比拟的优点【5】。包括更好的稳定性和更高的精度；拥有数字接口，方便与电子设备中的数字系统进行信息交换；能够采用先进的控制算法，可以提高系

8、统性能和可靠性；可以藉由先进的工艺实现数字系统集成；能够提高设计效率和降低生产成本等。数字电路的设计比模拟电路更加灵活。数字电路可以通过