开关电源的数字控制技术研究

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1、·3O·实验科学与技术2009年4月开关电源的数字控制技术研究罗刚，高荣，江书勇(成都电子机械高等专科学校机械工程系，成都610031)摘要：传统的PWM型开关电源是模拟控制方式，其控制精度、响应速度等都由电路拓扑和器件本身的参数决定，很难进一步提升其性能。文中采用数字控制方式，克服了模拟信号容易出现的失真、畸变等弊病，使设计更灵活，便于修改，并支持很多复杂的算法，可以大范围提升开关电源的性能。同时，通过比较目前流行的开关电源数字控制方法与传统的模拟控制方法，提出了采用数字控制技术需要解决的难点和数字控制电路的设计原则，最后给出了各种数字控制方法的优势和局限性。关

2、键词：开关电源；数字控制；PWM波形；PID运算中图分类号：TN710．3；TP2文献标识码：A文章编号：1672—4550(2009)02—0030—03StudyonDigitalControlTechnologyofSwitchingModePowerSupplyLUOGang，GAORong，JIANGShu—yong(MechanicalEngineeringDepartment，ChengduElectromechanicalCollege，Chengdu610031，China)Abstract：Thecontrolmethodoftradition

3、alPulseWidthModulation(PWM)SwitchingModePowerSupply(SMPS)iscontrolledsimulatedly．It’Scontrolprecisionandresponsespeedaredecidedbythecircuitrytopologyandtheparameterofthedevice．Therefore，itiSdificulttoimprovetheperformanceefeet．Withthedigitalcontrolmethod．weeaRovercomethedistortionanda

4、berrationcausedbythesimulatedsignal，wecandesignandmodifymoreflexibly，andimprovetheSMPSperformancegreatlybyusingmanymolecom．plexarithmetic．ThispaperintroducesseveralmodemdigitalcontrolmodesforSMPS，comparesthesemodeswiththetraditionalana．1ogcontrolmodes，anddiscussesdificultiesindigitalc

5、ontrolanddesignprinciplesofthedigitalcontrolcircuit．Finally，wegivethepredominanceandrestrictionsofthesedigitalcontrolmethods．Keywords：SMPS；digitalcontrol；PWM；PID分采样，并将采样信号送到比较器中与基准信号进1引言行比较、放大，最后得到放大的误差信号，再由此传统的脉宽调制型开关电源已经广泛且成熟地误差信号调整脉冲宽度，确定开关管的导通时间。应用到各种电子设备中。然而，传统电源的设计者们却遇到了一个棘手的问题，

6、即为了提高开关电源仅1的工作效率，就需要对已有的电路设计进行较大的修改，另外对元器件性能也提出了更高的要求。于是，利用数字控制技术来改造开关电源便应运而生。数字控制电路具有性能稳定、可靠、无零——迥姻l+[!I】’漂、抗干扰能力强等优点，同时，还能完成很多复杂的算法，这些都是传统的控制方法很难实现的。图1开关电源控制结构框图从图1可以看出，采用传统控制方式的开关电2传统的模拟控制方式源，其控制精度、响应速度等都由电路拓扑和器件传统的PWM(Pulse—WidthModulation)型开关本身的参数决定，如果想进一步提高开关电源的性电源控制结构框图如图1所示。取样

7、电路从输出部能，就只能选用参数更优的器件，或者对原有电路进行大范围的改动，这对电源产品的研发、生产都收稿日期：2008—07—14；修改日期：2008—10—10作者简介：罗刚(1968一)，男，副教授，硕士，研究方会带来很多麻烦，也制约了开关电源性能的提升。向：机械设计及制造、控制工程等。同时，由于模拟信号在传递过程中可能会出现信号第7卷第2期ExperimentScience&Technology’31·失真、畸变以及受到外界电磁干扰，造成开关电源高的开关电源，可以选用计算功能强大的DSP芯工作状态不稳定。所以，采用传统控制方式的开关片来实现控制电路。与单片机

8、相比，DS