一款高效率ac-dc开关电源管理系统的环路设计-loop design of a high efficiency ac - dc switching power management system.docxVIP

LOOPDESIGNOFHIGH-EFFICIENCYAC-DCSWITCHINGPOWERSUPPLYMANAGEMENTSYSTEMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:ZhouJinAdvisor:Prof.LiWeiSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要开关电源的动态特性是其众多性能指标中的一种，拥有良好动态特性的开关电源对负载变化具有快速响应能力，更高的调节精度和更好的稳定性能。对开关电源环路进行小信号建模是分析和设计其动态特性的一种常用方法。然而在实际应用中，由于大量使用开关电源管理芯片以及隔离变压器等非线性器件，给开关电源环路小信号建模带来了一定困难。本文从工程实际应用出发，详细推导了一款高效率反激式开关电源管理芯片应用拓扑的建模过程，并对其环路稳定性进行了分析和设计以获得良好的动态响应特性。充分理解和掌握常见开关变换器基本拓扑的工作原理和控制过程是对开关变换器进行小信号建模的基础。文章首先从开关电源的工作原理出发，分析了几种基本拓扑的工作原理，并且介绍了适用于各种拓扑的基本建模方法，包括小信号建模法、状态空间平均法、开关器件模型等效法。接下来，为了设计反激式开关电源管理芯片应用电路的补偿网络，本文做了以下工作：首先，对本文采用的电源管理芯片基本原理进行简要介绍。为了使反激变换器拓扑的开环特性分析过程更加简明，还对应用电路进行了模块化处理。然后，在分析脉宽调制器(PWM)过程中，特别介绍了一款多模式PWM控制器的设计过程。该款控制器以多模式工作方式提高了对不同负载的适应能力，极大地降低了开关损耗，从而实现高效率的目的。这种多模式的引入虽然在电路设计上带来了一定难度，但从理论分析知这并没有使环路分析复杂化。最后，建立主电路模型并获得传递函数，结合之前的PWM传递函数得到电路除补偿部分的传递函数。根据设计目标和开关电源补偿准则，使用数学分析软件设计补偿网络以获得最好的动态响应。仿真和测试结果都表明，本文的设计工作基本满足预期要求。这对工程实践具有很好的参考意义。关键词：反激，高效率，小信号建模，补偿ABSTRACTThedynamiccharacteristicsoftheSwitchModePowerSupply(SMPS)isoneofitsnumerousperformanceindicators,withgooddynamiccharacteristics,SMPSwillresponserapidly,gethigherregulationaccuracyandbetterstabilitywhentheloadchanges.Small-signalmodelingoftheSMPS’loopisacommonmethodtoanalyzeanddesignitsdynamiccharacteristics.Inpractice,however,duetotheextensiveuseofnon-lineardevice,suchasswitchingpowermanagementchipandisolationtransformers,itmakessmall-signalmodelingoftheSMPSmoredifficult.Inthispaper,itdetailedthemodelingprocessofahighefficiencyflybackswitchingpowermanagementchipapplicationtopologybasedonpracticalengineeringapplication,a