發(fā)布時間：2018-02-25 02:11

  本文關(guān)鍵詞： Buck 峰值電流控制 小信號模型 穩(wěn)定性 Ridley　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著各種電源技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)電源作為一種新型的綠色電源,其具有效率高、體積小的特點(diǎn),同時由于其具有的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使其能滿足各種不同的工作要求,是得其在實(shí)際生活中應(yīng)用的越來越廣泛。作為開關(guān)電源的重要特性,其穩(wěn)定的工作特性是其應(yīng)對各種復(fù)雜工作情況的保證。因此,對開關(guān)電源穩(wěn)定性的研究凸顯出越來越重要的特性。本文設(shè)計了一款峰值電流控制模式的單片式Buck型DC-DC變換器,其輸入電壓范圍可從6 V變化到32 V,最大的負(fù)載電流可以達(dá)到4.5 A,穩(wěn)定5 V的輸出電壓,其工作頻率為500 kHz,同時具有同步功能,能夠通過外部時鐘改變系統(tǒng)的工作頻率,最高可以達(dá)到1 MHz。為開關(guān)電源的工作特性建模是研究其穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)。本文首先研究了開關(guān)電源的主要建模方法,這其中包括基本建模法、狀態(tài)空間平均法和開關(guān)平均法。在這些基本建模方法的基礎(chǔ)上,本文針對峰值電流控制模式的開關(guān)電源模型進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,介紹了三種常用的峰值電流控制模式的開關(guān)電源等效模型,其中有Ridley的模型,科羅拉多大學(xué)電力電子中心(CoPEC)的模型和Bryant的模型,并對各種模型的建模思想、建模過程及最終具體的模型進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,為設(shè)計BUCK型DC-DC變換器奠定理論基礎(chǔ)。本文詳細(xì)介紹了整體系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理及外圍元器件的選擇原則,并完成了系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計,包括電感電流采樣電路、誤差放大器、振蕩器、同步模塊和功率管驅(qū)動電路的設(shè)計,詳細(xì)分析了電路的工作原理,并在所選取的工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。同時,針對本文的設(shè)計,通過采用Ridley的模型,對本設(shè)計的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,得到系統(tǒng)重要的環(huán)路傳遞函數(shù),分析其零極點(diǎn)特性并進(jìn)行了環(huán)路補(bǔ)償,保證了系統(tǒng)環(huán)路的穩(wěn)定性。最后,基于BJT工藝,對本設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行了總體仿真,驗(yàn)證了其在各種輸入電壓及負(fù)載情況下的系統(tǒng)工作特性,并對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,最終系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計指標(biāo)要求。
[Abstract]:With the development of various power supply technologies, switching power supply, as a new type of green power supply, has the characteristics of high efficiency and small volume. As an important characteristic of switching power supply, its stable working characteristic is the guarantee to deal with all kinds of complex working conditions. The study of switching power supply stability highlights more and more important characteristics. In this paper, a single-chip Buck DC-DC converter with peak-current control mode is designed. The input voltage range can be changed from 6 V to 32 V, the maximum load current can reach 4.5 A. the output voltage is stable at 5 V, and its operating frequency is 500 kHz. At the same time, it has the function of synchronization and can change the operating frequency of the system through the external clock. It is an important foundation to study the stability of switching power supply. In this paper, the main modeling methods of switching power supply, including the basic modeling method, are studied. State space averaging method and switching average method. On the basis of these basic modeling methods, the switching power supply model of peak current control mode is described in detail in this paper. In this paper, three kinds of switching power equivalent models of peak current control mode are introduced, including Ridley model, Bryant model and power electronics center model of the University of Colorado. The modeling process and the final concrete model are introduced in detail, which lays a theoretical foundation for the design of BUCK type DC-DC converter. This paper introduces in detail the topological structure and working principle of the whole system and the selection principle of peripheral components. Some key modules of the system are designed, including inductance current sampling circuit, error amplifier, oscillator, synchronous module and power tube drive circuit. The working principle of the circuit is analyzed in detail. At the same time, according to the design of this paper, the stability of the design is analyzed by using Ridley model, and the important loop transfer function of the system is obtained. The zero-pole characteristic is analyzed and the loop compensation is carried out to ensure the stability of the system loop. Finally, based on the BJT process, the overall simulation of the system is carried out. The characteristics of the system under various input voltages and loads are verified, and the simulation results are analyzed. Finally, the system can meet the design requirements.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46

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本文編號：1532608