DC-DC变换器AVP控制方法的分析

1、DC-DC变换器AVP控制方法的分析     摘要：随着电压调整模块（）输入容量的越来越大和动态要求的越来越严格，适应降压（AVP）控制在VRM中的应用被人们重新认识。本文对AVR控制策略的有源法和无源法进行了理论分析，并采用一种新式检测方法实现AVP控制，并通过比较实验证实了AVP控制方法的优越性。     关键词：电压调整模块 降压控制 有源法 无源法CPU和DSP对数据处理速度和容量的要求不断提高，对电源模块的供电要求也就相应地提高了，主要体现在电源的输出电流大小及其变化率和输出电压峰峰值上。采取的措施有多通道buck

2、电路拓扑和良好的控制方法，如V2控制法和滞回控制法等，这样可以改善电源的稳态和动态性能、提高电源效率。但是对于更低的输出电压、更大的电流动态变化率，不可避免地要采用更大容量、更低的电容以减少瞬态电压峰峰值。而大容量、低电容增加了模块的成本，占用更大的空间，不利于提高功率密度。基于以上种种问题，采用方法（如图所示）使电源在满载时电压比所要求的最低电压高，在空载或轻载时输出电压比所要求的最高电压低，这样不仅有利于电源模块的热设计，而且动态过程电压工作在窗口电压内，输出电压峰峰值小、恢复时间短。但是文献提出的方法较为复杂，使用专用的控制芯片导致开发成本增加，提出的方法在实际应用中电路效率较低。本文对

3、控制方法进行深入分析，归纳>" 控制有源法的分析有源控制为双环控制，其基本原理如图所示。通过检测电感电流，根据降压要求相应调节输出电压的基准。输出电压跟随基准电压而实现控制。图为有源控制的方块图，假设电流环增益为，电压环增益为，则：×××   （）××   （）由（）（）可得：1/(Rc×Co)，.1/Ro×C0)此处为输出电容的等效电阻值，为输出负载。当且时，则(3)式值为。这说明了在此情况下电流环、电压环有相同的截止频率，而的设计对电流环、电压环的比值没有影响，其零

4、极点的设计则依据电流环的设计方法进行。其中，为等效输出电感，为开关频率，用于补偿功率双极点，用于消除开关噪声，保证电流环的截止频率高于输出电容引入的零点频率。基于以上原则，设计固定输出阻抗值为输出电容的值。实现方法?眼?演分别为检测开关管导通电阻、续流管导通电阻或串联阻值小的检测电阻。前两种方法受温度的影响不宜采用，而串联阻值小的检测电阻有助于改善温度变化引起的精度变化，但是在主电路中串联电阻必然引起电源模块效率的下降。 控制无源法的实现采用无源法增加检测电阻，如图所示。通过检测使之等于，实现×，使电源在满载时电压比所要求的最低电压高，在空载或轻载时输出电压比所要求的最高电压低。从而

5、使得输出电压在负载动态跳变时能够较快地达到稳定，提高动态响应，以改善电压大电流所引起的动态响应与电路成本的矛盾关系。 实验结果分析本文通过检测输出电感电阻的阻值，对其进行适当的处理，有效地实现控制（如图所示），避免了在电感与输出端增加电阻所引起的效率下降问题。图()和图为采用控制方法和不采用控制方法两种情况下的实测动态波形。输出电流由空载到半载()时测得输出电压峰峰值为，而不采用控制方法时输出电压峰峰值为。而且图()的动态恢复时间明显比图的恢复时间短。可见，采取控制有着良好的动态响应，进而可减小输出电容及降低成本。    随着的深入发展，为满足低电压、大电流的需要，相继提出了各种电路拓扑，如带抽头电感的电路、有源钳位的电路、耦合绕组的电路、移相软开关电路等；并有优良的控制方法问世，如控制、滞回控制等。以上的这些方法都甚是难以满足电源模块的发展需要。的控制方法在适当降低负