【正文】 Zhu Zheng, Yan Na,and Min Hao， Multimode highresolution DPWM for RF classD amplifiers[J] Fudan 田 晨：大功率脈沖變換器高頻化技術(shù)研究 第 26 頁 University,Shanghai China 【 12】 Ma Xiao,Luo Ping,Zhang Ye and Zhen Shaowei， A HighResolution Hybrid DPWM Circuit for Digitally Controlled Buck Converter in m CMOS Process[J] State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices University of Electronic Science 請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容， O(∩ _∩ )O 謝謝?。?！ Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the sevenday Chinese請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容， O(∩ _∩ )O謝謝！?。?National Day holiday could be the best occasion to enjoy a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may bee more fatigued after the holiday, due to battling the large crowds. During peak season, a dream about a place can turn to nightmare without careful planning, especially if you travel with children and older people. As most Chinese people will take the holiday to visit domestic tourist destinations, crowds and busy traffic are inevitable at most places. Also to be expected are increasing transport and acmodation prices, with the possibility that there will be no rooms available. It is also mon that you39。 其次，我要鄭重感謝我的學(xué)長(zhǎng)，在前期我落下的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，沒有王博學(xué)長(zhǎng)的悉心指導(dǎo)，我是絕對(duì)完成不了的，同時(shí)學(xué)長(zhǎng)也知道我的進(jìn)度落下很多于是保持著每周都與我見面，詢問我的畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，在周內(nèi)頁是時(shí)常督促我抓緊時(shí)間做畢業(yè)設(shè)計(jì)，而且在后期的原理方面也是給我悉心指導(dǎo)，令我有非常大的收獲。 在本學(xué)期初期，由于要自己要參加英語輔導(dǎo)班以及參加英語的研究生入學(xué)考試，時(shí)間非常緊張，而陳桂濤老師沒有給我太重的任務(wù)，讓我一心專注于英語，告訴我自己的前途更重要，至 今我仍然記憶猶新。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師陳桂 濤老師 ， 他對(duì)我進(jìn)行了無私的指導(dǎo)和幫助， 不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。這次實(shí) 踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個(gè)可以參與工作能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的人。這個(gè)過程雖然是有一定的難度但還是通過自己的慢慢的摸索和老師的指導(dǎo)下從熟悉到上手，經(jīng)過這次努力對(duì)自己的信心很好的提高。 這次畢業(yè)設(shè) 計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。因此有許多東西都是按照自己的理想去做，而實(shí)際的設(shè)計(jì)更多的是從現(xiàn)狀和現(xiàn)實(shí)出發(fā) 使規(guī)劃更合理、更實(shí)用、更有發(fā)展。之前沒有了解過到底什么是高頻化的脈沖變換器，以及 FPGA，通過這幾個(gè)月學(xué)習(xí)，首先了解到了高頻脈沖電源的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，動(dòng)態(tài)和研究熱點(diǎn)的問題，并且設(shè)計(jì)出一種倍頻電路，該電路是基于交錯(cuò)并聯(lián)控制為基礎(chǔ)，輸出電壓頻率為每一個(gè)控制管頻率的 2倍，大大的降低了每一個(gè)管子的負(fù)荷。 ditherN 位的查找表和 ditherN2 位的計(jì)數(shù)器。表 2給出 3位數(shù)字“抖動(dòng)”的查找表 [3]。 圖中 swf ——— 主電路開關(guān)頻率 effN _DPWM 位數(shù)字量的低 ditherN 位決定了數(shù)字“抖動(dòng)”的生成方式，其中兩位“抖動(dòng)”的實(shí)現(xiàn)見圖 3[3]。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 17 頁 數(shù)字抖 動(dòng)的 FPGA實(shí)現(xiàn) 目前，主要是通過查表方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字“抖動(dòng)”。圖 3示出兩位數(shù)字“抖動(dòng)”的實(shí)現(xiàn) 。 DPWM控制主電路開關(guān)管的通斷，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的平均值增加 1/4個(gè) LSB所對(duì)應(yīng)的輸出電壓值，相 應(yīng)的 DPWM的輸出精度就提高到 1/4個(gè) LSB。假設(shè)每 4個(gè)輸出數(shù)字 PWM波形中有一個(gè)脈沖增加了一個(gè) LSB所對(duì)應(yīng)的寬度。 田 晨：大功率脈沖變換器高頻化技術(shù)研究 第 16 頁 基于 FPGA 編程實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)倍頻控制的高精度 PWM 波 數(shù)字“抖動(dòng)” 首先來介紹一種以 FPGA 為載體， 基于計(jì)數(shù)方式的數(shù)字 PWM上使用數(shù)字“抖動(dòng)”來提高DPWM的精度，精度達(dá)到 500ps。 PWM波的實(shí)現(xiàn)采用了 RS觸發(fā)器，觸發(fā)器的 S端每個(gè)周期開始都被觸發(fā)，使得觸發(fā)器置位。高位用來與內(nèi)部的計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較，低位用來選通自振蕩脈沖信號(hào)。 DPWM 由數(shù)字計(jì)數(shù)比較器和觸發(fā)器構(gòu)成的自振蕩環(huán)路構(gòu)成。因此純粹的延遲式 DPWM 并沒有太多的應(yīng)用空間。先進(jìn)的延遲鏈都配備有延遲鎖定環(huán) (DLL)來校準(zhǔn)延遲鏈，使得延遲單元的延遲長(zhǎng)度恰好等于占空比一個(gè) LSB 的時(shí)間增量。延遲線通過使用占空比控制的數(shù)據(jù)選擇器來來選通延時(shí)長(zhǎng)度，來達(dá)到提供不同的占空比波形的效果。對(duì)于數(shù)字系統(tǒng)來說，我們是基于標(biāo)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)，我們也無法讓標(biāo)準(zhǔn)單元在這樣高的頻率上正常工 作。當(dāng)數(shù)字電源的開關(guān)頻率 .人 w為 1 MHz, DPWM位數(shù)為 l0bit時(shí)，可以得出計(jì)數(shù)器需要的頻率達(dá)到了 1 GHz。為了提高輸出電 壓精度， DPWM 的位數(shù) n 不斷提高。如圖 41 所示，輸出的 PWM 波形每個(gè)周期開始被置位，當(dāng) 逐漸增長(zhǎng)的數(shù)字計(jì)數(shù)器的值等于輸入占空比信號(hào)的值時(shí)，波形翻轉(zhuǎn)完成一次動(dòng)作。譬如說，一個(gè) 4 位的 DPWM，輸入的 2 進(jìn)制數(shù)有 4 位，可以代表從小到大的 16 級(jí)占空比。 數(shù)字 PWM（ DPWM）的高精度已成為目前的研究熱點(diǎn)，也是數(shù)字控制開關(guān)電源中急需解決的一個(gè)問題。高分辨率的數(shù)字 PWM 模塊是實(shí)現(xiàn)全數(shù)字高精度高開關(guān)頻率 DC/DC 開關(guān)電 源的重要組成部分，它的分辨率直接關(guān)系到輸出電壓 的穩(wěn)態(tài)精度。在長(zhǎng)期 穩(wěn)定性和產(chǎn)品一致性等方面，數(shù)字化具有很多模擬控 制所不具備的優(yōu)點(diǎn)。 MOSFET 頻率的 2 倍。 田 晨：大功率脈沖變換器高頻化技術(shù)研究 第 12 頁 主電路參數(shù)計(jì)算 本課題設(shè)計(jì)的倍頻電路的基本參數(shù)為： 輸出功率 P=10KW 根據(jù)本課題選擇的調(diào)功方式計(jì)算整流橋的參數(shù)。 由以上分析可知， 8 個(gè)開關(guān)管均工作在零電流導(dǎo)通關(guān)斷狀態(tài)，開關(guān)管所承受的電壓電流的應(yīng)力比較小，所以開關(guān)損耗比較小。 模態(tài) 3： [2t ~3t ] 在 t= 時(shí)刻 ,Q1b 和 Q4b 同時(shí)導(dǎo)通，電流流向?yàn)椋?Q1b— R— Q4b,在 t= 時(shí)刻，Q1 和 Q4 實(shí)現(xiàn)同時(shí)關(guān)斷。 各階段運(yùn)行模態(tài)如下 : 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 11 頁 圖 36 工作波形圖 模態(tài) 1:[0t ~1t ] 在 t= 時(shí)刻， Q1a 和 Q4a 同時(shí)導(dǎo)通，電流開始流過 Q1a — R— Q4a，由初始狀態(tài)可知 :Q1 和 Q4 是零電流開 通在 t= 時(shí)刻 Q1 和 Q4 同時(shí)實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷。電路的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)在一個(gè)周期內(nèi)可分為 4 個(gè)運(yùn)行階段。每一個(gè) mos 管均給以正常工作狀況下的 PWM 波，如圖所示，在這樣的情況下，輸出 R1 的兩個(gè)周期內(nèi)，每一個(gè) MOSFET管只工作在一個(gè)周期，因此完成了輸出頻率為每一個(gè)輸入 MOS 管的 2 倍，實(shí)現(xiàn)了倍頻的結(jié)果。 綜上所述 ,交錯(cuò)并聯(lián)電源系統(tǒng)適合高可靠、高功率密度和快速瞬態(tài)響應(yīng)的電源技術(shù)要求。③輸出電流紋波幅值 0≤△ outI ≤ rippleI 。交錯(cuò)并聯(lián)電源系統(tǒng)不但具有并聯(lián)電源系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn) ,還具有如下特征 [1]:①交錯(cuò)并聯(lián)拓?fù)漭敵鲭娏?outI 的紋波頻率為 fsN (fs=1/Ts),可以極大地降低濾波器和磁性元件的要求 , 從 而 提 高 了 整 個(gè) 交 錯(cuò) 并 聯(lián)電源系統(tǒng)的功率密度 ,同時(shí)濾波器容量的減小可以提高系統(tǒng) 的瞬態(tài)響應(yīng)特性。因此輸出紋波的幅值有很大的降低 ,同時(shí)輸出紋波頻率也提高為單模塊的 n 倍。 ,并且認(rèn)為時(shí)鐘頻率不完全相同 ,則模塊之間輸入和輸出電流紋波隨機(jī)相消 ,如圖 1(b)。 并聯(lián)交錯(cuò)電路結(jié)構(gòu)的基本原理： 取兩個(gè)模塊并聯(lián)為例進(jìn)行分析。但是隨著開關(guān)頻率的 提高，功率開關(guān)管損耗在電源運(yùn)行中所占的比例也將增加，使得效率有所降低。并能提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，減 小整機(jī) 體積 等。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 第 9 頁 第 2 章 脈沖電源的高頻化研究 提高開關(guān)器件的開關(guān)頻率可以使電源獲得多方面的好處。 5) FPGA 采用高速 CMOS 工藝，功耗低，可以與 CMOS、 TTL 電平兼容。 3） FPGA 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 I/O 引腳。 FPGA 具有如下的特點(diǎn)： 1）采用 FPGA 設(shè)計(jì) ASIC 電路 (專用集成電路 )，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。 利用交錯(cuò)并聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在輸出端產(chǎn)生頻率為電源頻率 2 倍的結(jié)果，以此倍頻電路圖來研究其他的步驟。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可靠又便宜的電鍍電源，本文（參考《 大功率高頻脈沖電源在印刷電路板鍍銅上的工業(yè)化應(yīng)用 》）采用復(fù)合功率轉(zhuǎn)換電路的形式，即由前級(jí)向后級(jí)供電，由后級(jí)控制電流的設(shè)計(jì)方案。 從電源技術(shù)要求來看，要實(shí)現(xiàn)脈沖電源波形穩(wěn)定、參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，必定使 電路復(fù)雜化、造價(jià)提高、可靠性降低。顯然，脈沖電鍍時(shí)，當(dāng)電流導(dǎo)通時(shí)，接近 陰極的金屬離子充分地被沉積 。當(dāng)電源通電時(shí)，產(chǎn)生晶核，并且形成晶格，隨著通電時(shí)間的延長(zhǎng)， 晶格隨之增長(zhǎng)。在電鍍過程的機(jī) 理中，要使晶核產(chǎn)生的速度大于晶格成長(zhǎng)的速度，除了化學(xué)的方法 (輔助方法 )， 就要提高晶核產(chǎn)生的幾率，控制晶格成長(zhǎng)的速度。 3）大功率高頻脈沖電源在印刷電路板鍍銅上的工業(yè)化應(yīng)用 將電鍍槽與脈沖電源相連接構(gòu)成的電鍍體系，其所進(jìn)行的電鍍過程就是脈沖電鍍。專用輔助脈沖電源等。無電解脈沖電源 。超精加工、微細(xì)加工脈沖電源 。出現(xiàn)了許多新型的脈沖電源和新的發(fā)展趨勢(shì)。（參考《數(shù)控線切 割機(jī)床高頻脈沖電源的研究》）傳統(tǒng)形式的電火花加工脈沖電源，如 :馳張