单电感多路输出开关电源控制策略研究

摘要

在使用便携式电子设备时，人们总是希望设备具有较长的工作时长，这对设备电源管理提出了较高的要求。便携式电子设备中多具有多种不同等级电压供电的电源特点，单电感多输出型（SIMO）变换器拓扑结构的提出，使得应用于便携式设备中的多路输出电源转换效率得到了提高。但单电感型变换器工作于电流连续模式时各输出支路间存在着严重的交叉调节，使得输出电压不稳定。
　　本文以单电感双输出(SIDO)Buck变换器为研究对象，分析了工作原理及不同的工作模式，建立变换器小信号模型，针对输出间存在交叉调节，分析了产生交叉调节的本质原因。在此基础上建立了完整的PCM控制闭环系统模型，但由于电感电流存在不同的模态导致电流控制中斜率补偿存在设计难题。对此本文研究了另一种无电流环的单周期控制实现SIDO-Buck变换器输出的稳定，建立了单周期控制的闭环系统模型。通过仿真及实验的方式验证了单周期控制SIDO-Buck变换器的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究现状与意义

1．3 本文的工作

2 开关电源的建模与控制

2．1 Buck变换器

2．1．1 开关电源的基本拓扑

2．1．2 Buck变换器工作原理及工作方式

2．2 理想Buck变换器的建模

2．3 开关电源中常用的控制策略

2．2．1 电压型PWM控制

2．2．2 电压型滞环控制

2．2．3 峰值电流控制

2．2．4 平均电流控制

2．2．5 单周期控制

2．4 本章小结

3 开关电源的多路输出技术

3．1 常用的多路输出技术

3．1．1 增加变压器绕组实现多路输出

3．1．2 PWM-PD技术

3．1．3 单电感多输出技术

3．2 单电感多路输出变换器拓扑结构

3．3 单电感降压型双输出变换器的工作原理

3．4 单电感降压型双输出变换器的工作方式

3．4．1 临界连续模式

3．4．2 断续模式

3．4．2 伪连续模式

3．5 本章小结

4 单电感多输出变换器的建模

4．1 单电感多输出Buck变换器的建模

4．2 电流型控制单电感Buck变换器反馈环路

4．2．1 共模环路

4．2．2 差模环路

4．2．3 闭环控制系统

4．3 无电流环的单电感Buck变换器的反馈环路

4．3．1 工作原理

4．3．2 闭环控制系统的建立

4．4 本章小结

5 系统仿真与实验研究

5．1 仿真研究

5．1．1 有电流环的PCM控制SIDO-Buck

5．1．2 无电流环的OCC控制SIDO-Buck

5．2 PCM控制实验研究

5．3 OCC控制实验研究

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果