[Invited lecture] Fully digital voltage-mode control based on predictive hysteresis method (FDVC-PH) for DC-DC converters

摘要

ビジタル制御のDCDCコンバータにおいてAD変換や制御演算による生じる遅延時間を補償するため、電圧ヤードのデジタル予測ヒステリシス制御方式を開発した。予測の精度を向上するため、予測動作を周波数領域 で分析することで必要の予測期間を決まるという設計手法を提案した。提案した技術の有効性を確認するために、DSPマイコンを利用しバックコンバータを例として実験を行った。実験結果による提案技術による出力電圧のリップル電圧は約60%低減できた。また、電圧モードの場合、AD変換器が1つし力,使用していないため、電流モード のデジタル制御方式と比べて、制御部の消費電力が約48%低減したことを見積った。%A new control method called "fully digital voltage-mode control based on predictive hysteresis method" (FDVC-PH) for DC-DC converters was developed. FDVC-PH method achieves low output ripple voltage by canceling the delay time caused by a digital control system. Moreover, to cancel the delay time completely, a technique for determining the required predictive time by analyzing predictive operation in frequency domain is proposed. To verify the effectiveness of FDVC-PH method, a buck converter was experimentally implemented on a DSP microprocessor. The output ripple voltage of the converter is reduced by 68% with FDVC-PH method compared to that with a non-predictive hysteresis method. Moreover, the power consumption of a digital control system using FDVC-PH method is reduced by 23% compared to that of a system using conventional digital current-mode control.