数字控制技术在开关电源中的应用正变得越来越广泛,开关电源的数字控制器通常包含三个主要的功能模块:模数转换器、数字补偿器和数字脉宽调制器。但随着开关频率的提高,常用的数字控制技术已逐渐不能满足开关电源在电能转换效率、静态及动态响应特性、复杂度、尺寸、重量,以及成本等方面的技术要求,从而降低了高频开关电源数字控制器的性能价格比,阻碍了其市场化进程。 本论文分析、比较了当今国际上先进的高频开关电源数字控制技术,重点分析了其模数转换器体系结构和数字补偿器,并在这两方面取得了创新性研究成果:指数量化的模数转换器结构和比例—前馈控制算法。 指数量化的模数转换器结构具有转换精度高、转换范围大、转换延迟低、结构简单、将转换结果压缩为查表寻址代码后所需的存储器尺寸小等优点。它可以增大电源输出电压的调节范围,改善数字控制器的控制性能,简化数字控制器的电路结构,从而可以提高其可靠性,并降低其成本。 比例—前馈控制算法能够提供非常好的输入调整特性,具有稳态性能好、瞬态响应快、算法复杂度低、计算延时小等优点。它可以改善数字控制器的控制性能,简化数字控制器的电路结构,从而可以降低数字控制器的成本。 上述研究工作成果促进了高频开关电源数字控制器的研究、应用和市场化进程。