开关DCDC变换器的自适应占空比跨周期控制方法

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1、第36卷第9期电子与信息学报Vol.36No.92014年9月JournalofElectronics&InformationTechnologySept.2014开关DC-DC变换器的自适应占空比跨周期控制方法*李航标张波罗萍甄少伟廖鹏飞李肇基(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054)摘要：针对脉冲跨周期调制(PSM)开关DC-DC变换器输出电压纹波较大的问题，该文提出一种新型的自适应占空比跨周期(ADPS)控制方法。在ADPS控制的变换器中，轻载下，每个周期变换器控制脉冲的占空比与该周期开始时输出电压

2、与参考电压误差的平方根近似成正比；负载越轻，变换器的输出电压纹波越小。研究表明，ADPS控制的DC-DC变换器不仅具有比PSM控制的变换器更低的输出电压纹波，同时具有优异的鲁棒性和瞬态响应能力。关键词：DC-DC变换器；集成电路；控制技术；自适应占空比跨周期；电流断续模式；输出电压纹波中图分类号：TN624文献标识码：A文章编号：1009-5896(2014)09-2265-07DOI:10.3724/SP.J.1146.2013.01693PulseSkipwithAdaptiveDutyRatioControlTechni

3、queforSwitchingDC-DCConvertersLiHang-biaoZhangBoLuoPingZhenShao-weiLiaoPeng-feiLiZhao-ji(StateKeyLaboratoryofElectronicThinFilmsandIntegratedDevices,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,China)Abstract:Consideringtheissueofthelargeoutputvol

4、tagerippleofPulseSkipModulation(PSM)controlledswitchingDC-DCconverter,anovelcontroltechniquenamedPulseSkipwithAdaptiveDutyratio(ADPS)isproposedinthispaper.InADPSconverterwithlightload,thedutyratioofcontrolpulseofeachswitchingcycleisapproximatelyproportionaltothesqua

5、rerootofthevoltageerrorbetweenthereferencevoltageandtheoutputvoltageatthebeginningoftheswitchingcycle.Also,thelightertheloadis,thesmallertherippleis.TheexperimentalresultsshowthatADPSconverternotonlyhasloweroutputvoltageripplethanPSMconverter,butalsohasexcellentcont

6、rolrobustnessandtransientperformance.Keywords:DC-DCconverter;Integratedcircuit;Controltechnique;PulseSkipwithAdaptiveDutyratio(ADPS);Discontinuousconductionmode;Outputvoltageripple1引言[7,8]波器的设计较为困难。2002年，开关DC-DC变[79]−开关DC-DC变换器广泛采用脉冲宽度调制换器的脉冲跨周期调制(PSM)技术被提出。在[1](PWM

7、)技术实现闭环控制。近年来，移动电子设PSM控制的DC-DC变换器中，一个频率和占空比备的使用越来越普及，这些设备经常工作在轻负载恒定的时钟信号被用于控制，输入滤波器的设计比或待机状态。在PWM控制的开关变换器中，功率PFM技术更为简单；负载较轻时，功率管可以连续管在每个周期都要开启和关断。由于功率管开关损若干周期不打开(即跨周期)，能有效降低功率管的耗的存在，轻载下PWM控制变换器的效率比较开关损耗，提高功率变换效率。PSM控制不需要放[2-4]低。为提高功率变换效率，脉冲频率调制(PFM)大器和环路补偿，电路简单，易于实现

8、，同时具有[5,6]技术被应用于DC-DC变换器。在负载较轻时，优异的瞬态响应特性。因此，PSM技术得到了学术[1014]−PFM通过降低功率管的开关频率以降低开关损耗，界的广泛关注，并被应用于商用电源管理芯从而提高功率变换效率。但是，PFM控制中输入滤片，如TPS61175