论文部分内容阅读
原边反馈(Primary Side Regulation,PSR)反激变换器因其结构简单、成本低而被广泛应用于消费类电子产品的电源领域,且数字控制由于其灵活性逐渐成为研究热点。但是由于原边反馈结构不能直接采样输出电压、传统多模式控制策略下模式切换耗时长等问题,导致数字控制原边反馈反激变换器的动态性能不理想。 针对上述问题,本文设计了一种基于同步整流结构的100W PSR反激变换器高动态控制算法。首先从数字多模式控制、动态过程的充放电控制、负载点判断三个角度介绍了高动态控制的基本原理。然后给出了具体解决方案:(1)在传统多模式的基础上增加两个动态工作模式,改进了动态响应过程的模式切换流程;(2)针对轻载切重载动态过程,采用连续导通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)大电流恒流充电方法,加大副边能量输入,用以加快输出电压上升;(3)针对重载切轻载动态过程,采用基于同步整流结构的快速放电方法,抽取负载电容的能量并转移至原边,用以加快输出电压下降;(4)采用基于输出电压斜率的负载点判断方法,在动态过程结束时判断系统当前的负载点大小,使系统跳转至合适的稳态工作模式,避免输出电压波动。在此基础上,对高动态控制算法进行了行为级建模,并利用Simulink和Modelsim进行了算法的RTL级仿真。最终在一套20V/5A的电源系统上,利用FPGA验证了高动态控制算法的有效性。 实测结果表明,本文所设计的高动态控制算法,在不影响系统其他性能的情况下,负载在100%~0.5%范围内切换时,最大上冲电压和最大下冲电压分别从3.15V、5.02V降至1.732V、1.879V;最大下冲恢复时间和最大上冲恢复时间分别从83.43ms、40.32ms降至1.787ms、1.888ms。此外,系统峰值效率达到95.26%。实测结果满足设计指标要求。