数字式BUCK变换器的设计.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数字式Buck变换器的设计,作者：张军,指导老师：王亚芳,一.现状及发展趋势,传统的,D C,-,D C,变换器控制是通过模拟技术实现。模拟控制系统工作在连续时间状态,且具有高带宽的特点。另外,模拟系统的电压分辨率在理论上是无穷大的。然而,模拟系统通常由不连续的硬件所组成,必须更换硬件才能改变控制增益或者算法。此外,先进的控制算法也需要经过数字过渡。因此,人们对于应用于控制,D C,-,D C,变换器的数字控制技术越来越感兴趣。其复杂控制依靠软件来完成,它比复杂的模拟系统更稳定可靠。数字,处理器也较少受到老化、环境或参数变化的影响,。,直流,-,直流交变电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流斩波电路。,Buck,电路作为一种最基本的,DC,-,DC,拓扑，结构比较简单，输出电压小于输入电压，广泛用于各种电源产品中。,B,uck电路的研究对电子产品的发展具有重要的意义。,二.研究的意义与价值,三.本课题的基本内容,本课题探讨基于单片机控制技术的,Buck,变换器的设计方法。,所设计的,B,uck变换器指标：,输入直流电压,10,伏；,输出,5,伏；,额定电流,10,安培；,负载调整率,SI5%,；,输出噪声纹波电压峰,-,峰值,U,opp,0.2V,。,设计主电路 、闭环控制电路以及过流保护电路，以及单片机编程，采用,Proteus,完成仿真研究。,四.课题的研究方法、技术路线,Buck变换器基本工作原理,Buck电路是由一个功率晶体管开关Q与负载串联构成的，其电路如图。驱动信号ub周期地控制功率晶体管Q的导通与截止，当晶体管导通时，输出电压uo可以等于或小于输入电压；当晶体管截止时，若忽略晶体管的漏电流，输出电压为0。电路的主要工作波形如图,4,所示。,数字系统是离散系统，但如果采样周期足够小，则数字系统可近似于连续系统。采用频域补偿设计方法实现模拟,PID,控制器的参数整定，通过连续系统离散化处理，可最终实现数字,PID,控制器的参数设计。,数字PID控制器的控制算式为：,u（）式中，（）（）；（）；（）（）（）。,模拟PID控制器参数整定完成后，将模拟控制器离散化即可实现数字PID控制器的设计。选用后向差分法作为连续系统离散化方法。后向差分公式为：,（）（）()/TZ选取采样周期，对式（）进行离散化处理，整理得：（）(/T)将上式与数字PID控制算式对比，可得模拟PID控制器参数离散化公,数字PID控制器设计,本设计采用美国,TI,公司提供的,TMS320F2808DSP,实现数字控制系统。利用,TMS320F2808,提供的增强型脉冲宽度调制,(,洲,),模块来实现数字,PWM,。该模块可实现分辨率高达,150ps,的高精度,PWM,由于选用了,16,位,ADC,，为了防止产生稳态极限换振荡，必须使数字,PWM,的精度大于,16,位。已知,DSP,的时钟是,100MHz,，载波频率为,20 KHZ,则数字,PWM,的精度小于,13,位。为了提高数字,PWM,的精度，选用,TMS320F2808,提供的增强型脉冲宽度调制,(EPWM),模块来实现。其等效的数字,PWM,精度大于,18,位。满足精度的要求。,数字PWM,谢谢,