【摘 要】
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数字脉宽调制器(DPWM)是对高频开关电源(SMPS)进行数字控制的关键模块之一。在高能物理研究领域中的粒子加速器、核磁共振、超导电工技术研究以及计量测试等精密应用领域都迫
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数字脉宽调制器(DPWM)是对高频开关电源(SMPS)进行数字控制的关键模块之一。在高能物理研究领域中的粒子加速器、核磁共振、超导电工技术研究以及计量测试等精密应用领域都迫切需要高精度的电源,为了获得高精度的电源,关键的是耍有高精度的数字脉宽调制的信号。高精度DPWM的应用还包括微处理器电压调节模块,便携式电子设备,音频放大器等等。 首先,介绍了几种常见的PWM的实现方式以及数字抖动的实现过程,并通过比较选择了计数比较、倍频移相和数字抖动三者相混合的DPWM实现方案。该方案利用可编程逻辑门电路(FPGA)中数字时钟管理的移相技术,折衷了三种实现方式的优缺点,使时钟频率、功耗、心芯片面积、收敛速度等均达到可接受的范围。该信号发生器可以通过修改实现脉冲的定宽调频、调宽调频等功能,以扩大该信号发生器的使用范围。还完成了增量式数字PID模块的编程,以便于实现开关电源的数字化闭环控制。 然后,以ALTERA公司的Cyclone II系列FPGA为载体,在Quartus II软件中仿真正确后完成引脚分配,将程序下载到试验箱中用示波器测量DPWM发生器的输出波形。将测量结果与理论计算结果、Quartus1I软件仿真结果进行比较,以验证了程序的正确性。实验证明该DPWM发生器与传统的只使用计数比较法的发生器相比,在时钟频率为50MHZ,输出开关频率为1.5625MHZ的条件下,将DPWM发生器的位数由5位提高到10位,脉冲的最小调节时间由20ns提高到2.5ns,且最低两位可以数字抖动,DPWM发生器的精度得到了提高。 最后,拓展了发生器的功能,实现了四路高精度的DPWM信号。仿真实现了DC/DC变换器常用的三种控制方式,即:常规PWM控制方式、移相PWM控制方式p2;rA有限双极性PWM控制方式。
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