一種優(yōu)化PSM控制電路的設計.pdf

1、目前,在開關電源中有兩種常見的調制模式:脈寬調制模式(PWM,Pulse Width Modulation)和脈頻調制模式(PFM,Pulse Frequency Modulation)。但PWM在輕載時效率較低,而PFM由于頻譜分布隨機,不利于后續(xù)濾波器的設計。迄今大部分產品都主要采用PWM或PFM調制模式。新近一種新型的調制方式——脈沖跨周期調制模式(PSM,Pulse Skip Modulation)則正好可以彌補上述兩種調制模式

2、的缺點,經過大量仿真研究表明,該調制模式具有輕載時效率高、響應速度快、魯棒性強、電路易于實現等特點。但PSM也具有不可避免的缺點:輕載時輸出電壓紋波較大,且易引入音頻噪聲。針對PSM調制模式的缺點,本論文基于數字控制提出一種優(yōu)化的PSM調制模式。它通過在純PSM的最大占空比和跳周之間加入一些中間占空比來減小輸出電壓紋波和避免開關頻率進入音頻范圍。理論分析和實驗結果表明:這種優(yōu)化的PSM控制是一種應用于中小功率開關電源很有吸引力的解決方案

3、。本文作者有幸參與課題組關于PSM調制模式的研究工作,并在老師的指導下著重研究并設計了一種優(yōu)化的PSM控制模式。主要工作包括以下幾個方面內容:
　　1)對PSM調制分別在三種工作模式下的輸入輸出電壓關系,輸出電壓紋波以及系統(tǒng)效率進行研究,并與相同條件下PWM調制模式性能進行比較。
　　2)針對PSM調制模式的缺點提出一種優(yōu)化的PSM調制模式,并基于能量平衡原理和能量交疊原理就其穩(wěn)定性和占空比選取情況進行理論研究。
　　

4、3)設計基于FPGA方案的開關電源系統(tǒng),包括PSM調制、優(yōu)化PSM調制的算法,并給予實驗測試結果及分析。
　　4)采用電壓電流雙環(huán)控制,設計基于上述優(yōu)化PSM調制的控制電路,根據負載情況選擇合適占空比來實現穩(wěn)壓;并設計關鍵子電路模塊,包括電壓基準源、數字控制和序列檢測電路、電流檢測和電流極限比較器電路。分析研究表明,本論文設計的基于優(yōu)化PSM調制模式的控制電路能夠提高SMPS變換系統(tǒng)的效率、減小輸出電壓紋波、避免系統(tǒng)開關頻率進入音