自适应电压定位控制策略.doc

电力电子课程设计报告 一种混合式自适应电压定位控制策略及12V电压调节模块拓扑 院 系：信息工程学院班 级： 11级自动化班 姓 名： 学 号：2011551833 指导老师：日 期：2014年月 目录 序言···················································(3) 一 混合式自适应电压拓扑原理····························(3) 二 电感设计············································（8） 三 仿真设计············································(9) 四 心得与体会··········································(11) 五 参考文献············································(11) 序言 微处理器（CPU）的飞速发展，使得其对供电电源、电压调节模块（Voltage Regulator Module，VRM）的要求也越来越高。VRM 的一个重要问题就是负载跳变时的输出电压调整，为了降低负载跳变时的输出电压过冲或跌落，传统的增加输出滤波电容方法不仅会提升成本，而且降低功率密度。为改善动态响应而不增加额外的输出电容，许多控制方法及电路结构被提出，本文课程设计提出了一种基于较大电感的混合式 AVP控制策略及其拓扑，结合非线性控制方法，解决了 VRM 中效率和瞬态响应不能兼顾的问题，在不影响瞬态响应性能的前提下，大大提高电路的稳态效率。 一、混合式自适应电压拓扑原理 混合式自适应电压定位拓扑结构 采用两相交错并联技术，相对传统的两相交错 VRM，该拓扑引入了一个二极管 VD1，MOS 管 Sa以及一个辅助电感 Ls；在传统的 AVP 控制基础上结合非线性控制策略，可以获得高的稳态效率和良好的瞬态响应。 过程分析 在 t0之前，无论是稳态还是负载 step up 时，Vo 始终保持在 AVP 的窗口范围之内，因此，系统工 作在传统的两相交错同步整流模式下，非线性控制 电路不工作，等效电路如图 4a 所示，此时，Ls作为 辅助电感，起到辅助抑制电流纹波的作用，每相电 流纹波满足如下 在 t0时刻，比较器检测到 Vo高于上限 VH，辅 助开关管 Sa 开通，Ls中的电流在 Vo的作用下下降， 变化斜率如下式所示 在 t1时刻，辅助电感 Ls中的电流降到零，并且在 Vo的作用下反向，电流变化斜率式同t0时刻，此时，输出电容通过 Ls和 Sa放电，输出电压 Vo下降 在 t2时刻，比较器检测到 Vo低于上限 VH，Sa关断，L1、L2以及 Ls中的电流均通过二极管 VD1反馈到电源端，直到 t3。电流变化斜率分别为 在 t3时刻，辅助电感 Ls中的反向电流降到零，由于 Va仍被钳位在 Vin?VD1，因此辅助电感电流再次正向上升，直到 t4时刻比较器再次检测到 Vo超过电压上限 VH。如此循环使得相电感中的能量反馈到电源并将 Vo电压控制在窗口限制中。 各时刻等效电路图 T0以前 T0时刻 T1时刻 T2时刻 T3时刻 混合式AVP控制策略 为了保证 VRM在采用大电感之后的瞬态响应，采用了混合式 AVP 控制方法，即传统的 AVP 控制与非线性控制的结合。在 Vo不高于 VH时传统的 AVP控制策略工作，在 Vo高于 VH时采用非线性控制。该拓采用的非线性控制则仅由一个比较器和两个逻辑门组成，且无需辅助管上管的自举措施，控制简单，所需原件少，如图 7 所示。当 Vo低于VH之时，Comp 输出低电平，辅助管 Sa关断，与非门输出高，PWM 输出由线性系统控制。而在负载下跳时，当 Vo高于 VH之时，Comp 端输出高电平，Sa开通，主开关管的驱动信号被封锁，使输出电压迅速回落到 AVP 窗口电压范围之内。当检测的 Vo小于 VH时，辅助管再次关断。通过简单的组合即实现了对输