脉冲跨周期调制Buck变换器输出电压纹波研究.pdf

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1、第47卷第6期电力电子技术Vo1．47，No．62013年6月PowerElectronicsJune2013脉冲跨周期调制Buck变换器输出电压纹波研究马正华，夏建锋，包伯成，王国云(常州大学，信息科学与工程学院，江苏常州213164)摘要：以工作在断续导电模式(DCM)的脉冲跨周期调制(PSM)Buck变换器为例，基于一个控制脉冲序列循环周期内输出电压变化量为零的理论，推导出功率脉冲与跨周期脉冲数量比的关系式，进而得到功率开关管驱动信号的有效工作频率计算公式。通过详细分析输出电压纹波的产生机理，

2、推导出不同控制脉冲序列循环周期下的输出电压纹波计算公式。电路仿真和实验结果很好地验证了理论分析的正确性。关键词：变换器：脉冲跨周期调制：输出电压纹波中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2013)06-0086—03StudyonOutputVoltageRippleofPulseSkippingModulationBuckConverterMAZheng—hua，XIAJian—feng，BAOBo-cheng，WANGGuo—yun(ChangzhouUnwe~i@，C

3、hangzhou213164，China)Abstract：Pulseskippingmodulation(PSM)Buckconverteroperatingindiscontinuousmode(DCM)istakenasanexample．Basedonzerovariationofoutputvoltageinacontrolpulsetrainrepeatedcycle，thenumberratioofpowerpulsesandskippingpulsesisderived，andthe

4、ntheefectiveoperatingfrequencyofthedrivesignalforthepowerswitchisformulated．Throughdetailedanalysistoformingmechanismofoutputvoltageripple，theformulasofoutputvoltagerippleunderdifferentcontrolpulsetrainrepeatedcyclesarededuced．Circuitsimulationsandexpe

5、rimentalresultsverifythecorrectnessoftheoreticalanalysis．Keywords：converter；pulseskippingmodulation；outputvoltagerippleFoundationProject：SuppofledbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51177140，51277017)；NaturalScienceFoundationofChangzhou，Jiangs

6、uProvince，China(No．CJ20120004)1引言在此以工作在DCM的PSMBuck变换器为例。推导出不同控制脉冲循环周期序列下的输出计算机和通信技术的发展以及个人便携设备电压纹波、功率脉冲与跨周期脉冲数量比关系式的普及，在性能方面对为其供电的电源提出了越及功率开关管驱动信号的有效工作频率计算公来越高的要求[1-21。传统的以线性控制理论为基础式。并通过仿真和实验得到验证，从而为PSM技的PWMt3】技术在瞬态响应能力和稳定性等方面存术的应用和改进提供相应的理论支持。在的不足以及在负

7、载较轻时工作效率较低等问题逐渐暴露并引起人们的关注。为此，人们提出PSM2脉冲跨周期调制原理这种新的非线性离散控制技术[41。图1示出PSMBuck变换器的电路结构图．虚PSM控制电路无需设计补偿网络，对输入和线框内为PSM控制电路。用Pl和P0分别表示占负载的变化具有快速的动态响应速度．非常适用空比为D的功率脉冲和跨周期脉冲。在每个开关于对可靠性要求较高的开关电源控制系统。另外，周期开始时，当输出电压‰低于基准电压时，由于PSM在输出高于基准时选用跨周期脉冲，变比较器输出高电平，控制器选择作为Bu

8、ck变换器在轻负载状态下具有极高的电源转换效率。换器开关管V的控制信号使u。上升；当u。>因此．PSM技术被广泛应用于中小功率开关电路。时，比较器输出低电平，控制器选择作为V的控制信号使下降。开关变换器稳态工作时，PSM控制器将产生若干Pl和P0组成一个控制脉冲循基金项目：国家自然科学基金(51177140，51277017)；江苏省常州市自然科学基金(CJ20120004)环周期序列对Buck主电路进行控制。当电路的工定稿日期：20l3—01—04作状态发生变化时，