DC-DC变换器环路增益测试方法的再认识与补偿器的设计

摘要

DC-DC变换器的环路增益可以用来优化控制参数，使DC-DC变换器具有良好的稳定性和动态性能。利用网络分析仪可以对 DC-DC变换器的环路增益进行测试，测试方法主要有调制波扰动测试法和脉宽扰动测试法，它们的测试结果存在差异。本文研究这两种测试方法测得的环路增益不同的原因，并分析哪种测试方法是准确的，进而利用环路增益的理论测试结果，提出补偿器的设计思路。
　　第二章介绍调制波扰动测试法和脉宽扰动测试法的基本原理，然后分析PWM调制器的混叠效应及其产生的边带频率分量，在此基础上推导调制波扰动测试法和脉宽扰动测试法的理论环路增益，并揭示这两种环路增益存在差异的原因。提出两种与脉宽扰动测试法等效的测试方法，即PWM调制测试法和采样保持测试法，它们的电路实现更为简洁。最后对三类基本的DC-DC变换进行实验测试，测试结果验证了以上分析及所提出的测试方法的正确性。
　　第三章利用两种测试方法所测得的环路增益对 DC-DC变换器的稳定性和跟随性能、抗扰性能进行分析。分析表明，这两种环路增益都是有效的，其中，脉宽扰动测试法测得的环路增益分析稳定性时更方便，而调制波扰动测试法分析跟随性能和抗扰性能时更加直观。然后给出环路增益的计算方法，并对 DC-DC变换器的稳定性和跟随性能进行实验验证，实验结果验证了本文分析的正确性。
　　第四章针对采用后沿调制和前沿调制的三类基本 DC-DC变换器，分析边带频率分量对两种环路增益的影响，指出它们均受到了边带频率分量的影响，且使用脉宽扰动测试法测得的环路增益设计补偿器更加方便。利用脉宽扰动测试法测得的环路增益，提出了考虑边带频率分量影响的补偿器设计思路，并进行了实例设计及实验验证，实验结果验证了提出的设计方法的有效性。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 DC-DC变换器环路增益的测试

1.3 本文研究思路

1.4 本文的主要研究内容和意义

2 DC-DC变换器环路增益的测试方法

2.1 现有环路增益测试方法的基本原理

2.2 PWM调制器的小信号模型与混叠效应

2.3 DC-DC变换器环路增益的推导

2.4 脉宽扰动测试法的改进

2.5 实验验证

2.6 本章小结

3 DC-DC变换器两种环路增益的分析

3.1 稳定性分析

3.2 跟随性能和抗扰性能分析

3.3 DC-DC变换器环路增益的计算方法

3.4 实验验证

3.5 本章小结

4 DC-DC变换器补偿器的设计

4.1 边带频率分量对两种环路增益的影响

4.2 HPWM对环路增益的影响

4.3 DC-DC变换器补偿器的设计思路

4.4设计实例与实验验证

4.5 本章小结

5 全文总结与工作展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文及参与研究的课题