文档介绍：中南大学
硕士学位论文
基于DSP的反激式数字开关电源的设计与研究
姓名:刘真
申请学位级别:硕士
专业:控制科学与工程
指导教师:廖力清
20091201
摘要开关电源具有体积小、效率高的优越性,在微型计算机、家用电器、通讯电源等领域中得到广泛应用。采用模拟控制方式的开关电源存在参数温度漂移、抗干扰能力差、可配置性不强等缺点。随着微电子技术的发展,开关电源的数字化设计已成为开关电源的研究热点。本文研究与开发了一种基于姆醇な绞挚9氐缭矗了开关电源的基本原理,应用状态开关平均法建立其大信号模型。在此基础上,结合设计指标,详细探讨了基本参数的选取原则,如滤波电容、开关应力、高频变压器、吸收电路结构和参数,这是开发出满足用户需求且具备较高性价比产品的重要环节。在硬件方面,为了保证输出性能优越和隔离要求,应用高精度线性光耦设计了输出电压采样电路;为了系统安全可靠的运行,设计了温度检测环节,防止器件过温失效;为了调试和应用的方便,开发了基于挠押萌嘶口。在控制策略方面,为了保证系统的动态性能和鲁棒性,本设计采用模糊刂扑惴ǎ谙低承⌒藕拍P偷幕∩希杓屏四:嬖表,利用查表法选取参数,减小了算法的复杂度。为了克服开关干扰,设计了瞬ㄆ鳎倍韵低晨垢扇派杓埔步辛讼晗傅牟觥仿真和实验结果表明,所设计的反激式数字开关电源的模糊控制器极大的改善了系统的动态响应,降低了系统输出电压纹波。关键词反激式开关电源,:齈,仿真
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绪论第课题的研究背景及意义年,各方面都比较成熟,但无法克服其固有的缺点:采用模拟器件导致器件比较随着电力电子技术的高速发展,开关电源得到了广泛应用,日新月异的高科技产品也对开关电源提出了更高的要求。开关电源的模拟控制技术也发展了很多多、分散性大、稳定性较差,控制电路一旦成型很难修改,调试不方便,控制不灵活,难以实现复杂的控制算法等。近年来,市场对数字化开关电源的需求大幅攀升。先进的半导体工艺技术不但使元器件速度更快、体积更小,而且它们还要求更低的供电电压和更高的供电电流;与此同时,系统的功能不断持续提升,而体积和平均售价则不断下降。这些因素迫使开关电源设计者要不断地开发出更精确、响应速度更快、效率更高、体积更小、成本更低和上市时间更短的开关电源产品。面对这些问题,传统模拟控制解决方案正逐渐变得束手无策。随着数字控制方法、数字控制电路结构的发展和数字化开关电源市场需求的驱动,数字化控制开关电源在电源领域里的优势将会越来越明显。数字开关电源技术为开关电源设计领域注入了新的活力,同时也对开关电源设计人员提出了更高的要求。如何在传统技术的基础上不断创新,进而设计出满足未来市场需求的数字开关电源将成为开关电源设计人员必须面对的新课题。很多专家学者在对开关电源的主电路进行改进和设计方面取得很多的研究成果和进展,先后推出了各种拓扑结构来解决开关变换器中存在的问题。这些新的拓扑结构虽然在一定程度上提高了开关电源的系统性能,但这一方面的改进仅限于主电路,其功能必然受到电路中各种电子元器件的限制,使得效果有限。开关变换器在数字控制方面的研究仍然面临很多问题,这主要表现在以下几个方面:て谝岳慈鄙倌芊奖阌τ糜谑挚刂葡低成杓频拇笮藕爬肷⒛P停数字控制系统离散化处理,以及采样、计算延时造成的滞后影响;9娴目刂扑惴对开关变换器的控制无法取得满意的效果,而控制的快速性又使得复杂的算法难以实现。不过随着现代控制理论的发展和控制方法的改进,,:神经网络控制、自适应控制、单周期控制、滑模变结构控制和模糊控制等俊模糊控制方法是智能控制中应用广泛、最为常见的方法之一,其特点是:无中南大学硕十学位论文第滦髀
开关电源的发展及趋势无工频降压变压器开关电源是第二代,因效率不够高、开关频率低、电路复杂、研制多种型号的工作频率在笥遥涑龉β试以下的无工频降压需建立被控对象的精确数学模型,对被控对象的时滞、非线性和时变性具有较强的适应能力。在现实控制系统中,采用模糊逻辑控制常常能够达到良好的控制效果。许多学者已经将模糊控制器运用到开关变换器中。¨U庵帜:刂破饔氤9婵刂破飨比,提高了超调量和参数变化敏感性两个方面的性能。蚐提出了一种新的设计方法,该方法将模糊逻辑融合到线性的控制技术当中。在模糊控制器的初始阶段使用了变换器的小信号模型和线性设计技术,并将仿真结果和实验结果与数字控制器进行了比较。:刂破鞯纳杓品椒á蟆结合目前开关电源数字化研究面临的问题,本文研究与开发了一种基于姆醇な绞挚9氐缭础T谟布芯糠矫妫A吮Vな涑鲂阅苡越