数字式开关电源控制技术建模研究

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1、·电气技术与自动化·杨庆江，等·数字式开关电源控制技术建模研究数字式开关电源控制技术建模研究杨庆江，孙喻，徐鹏(黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨150027)摘要：针对传统模拟式开关电源控制精度、响应速度等性能难以提升的问题，采用数字式开关电源控制技术。以DC／DC变换器为研究对象，分析数字式开关电源的优势所在；依托Buck型数字式开关电源，建立数学模型；在MATLAB上建立数字式开关电源系统模型，并分步调试选取PID控制参数，验证了系统控制技术的可行性。关键词：数字式开关电源；DC／D

2、C；Buck；MATLAB中图分类号：TN86；TM742文献标志码：A文章编号：1671-5276(2011)06-0188-03StudyofDigitalSwitchingPowerSupplyControlModelTechnology．YANGQing-jiang，SUNYu，XUPeng(CollegeofElectricalandInformationEngineeringHeilongjiangInstituteofScienceandTechnology，Harbin150027，C

3、hina)Abstract：Adigitalswitchingpowersupplycontroltechnologyisproposed，whichisappliedtoimprovetraditionalanalogswitchingpowersupplycontroIaccuracyandresponsespeed．ThispapertakesDC／DCconverterastheobjectofstudytoanalyzetheadvan—tagesofdigitalswitchingpowe

4、rsupply，reliesonbuckdigitalswitchingpowersupplytoestablishamathematicalmodel，usesMatlabtomodelthisdigitalswitchingpowersupplysysternanddebugsthePIDcontrollerparametersstepbystep．Thesimulationresultsshowthatthissystemcontroltechnologyisfeasible．Keywords：

5、digitalswitchingpowersupply；DC／DC；Buck；MATLAB0引言传统脉宽调制式开关电源采用模拟控制技术，在各种电力设备中得到了广泛的应用，但针对性能要求更高的负载，低电压及多电源同步管理等情况时，很难提升开关电源的工作效率。数字式开关电源控制技术具有智能化的灵活性和适应性J，能够满足复杂度高的电源设计要求，其控制电路具有性能可靠、稳定、抗干扰能力强以及无零图1DC／DC开关电源系统框图漂等优点，并且，可以完成复杂的算法，进一步提高数字式开关电源的性能。空比的输出信号u(

6、t)，u(t)与锯齿波比较，得到控制主结本文数字式开关电源以DC／DC变换器为研究对象，构的脉宽调制信号(PWM)。通过数字式开关电源与模拟式开关电源的对比分析，指出数字式开关电源和模拟式开关电源的DC／DC变换器数字式开关电源的优势所在；以buck型数字式开关电源主结构基本相同，其主要的区别在于反馈回路。数字式开为研究对象，建立系统模型，分析各组成部分的性能；数字关电源反馈回路也包含AD采样部分、误差信号生成、PID式开关电源系统在MATLAB中建模研究。控制部分、PWM波形生成，同时引入了专用的单

7、片机作为载体，并配以相应的控制程序，可以更加灵活的完成电源1DC／DC数字式开关电源系统框图的设计，是数字式开关电源的优势所在。数字式开关电源的系统框图如图2所示。DC／DC开关电源系统主要分为DC／DC变换器主结构和反馈回路两大部分J，其系统框图如图1所示。2Buck型数字式开关电源模型建立图1中，DC／DC变换器主结构包括boost，buck，全桥，半桥等多种形式，根据实际需求来选用合适的拓扑结构。反馈回路对实际输出电压或电流与基准电压Uref差值得Buck型数字式开关电源DC／DC变换器的开关器

8、件出误差信号e(t)，误差信号经过PID调节后，获得一定占导通示意图如图3所示。基金项目：黑龙江省教育厅青年学术骨干项目，l154G18作者简介：杨庆江(1969一)，男，黑龙江哈尔滨人，教授，硕士生导师，研究方向为电力电子与电力传动。·188·http：／／ZZHD．chinajourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《机械制造与自动化》·电气技术与自动化·杨庆江，等·数字式开关电源控制技术建模研究状态