【摘 要】
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随着半导体技术的快速发展,数字开关电源的性能也在快速提升。相较于传统的模拟开关电源,数字开关电源能实现多相位控制、非线性控制、模糊控制、负载均流和故障预测等功能,并且有着集成度高以及无需要更换硬件改变性能指标等优点。由于开关电源对输出信号的采样精度较高,内部模块ADC模块需满足较高的分辨率,为了避免极限环现象和环路不稳定问题,高精度高稳定性的数字脉冲宽度调制（Digital Pulse Width
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随着半导体技术的快速发展,数字开关电源的性能也在快速提升。相较于传统的模拟开关电源,数字开关电源能实现多相位控制、非线性控制、模糊控制、负载均流和故障预测等功能,并且有着集成度高以及无需要更换硬件改变性能指标等优点。由于开关电源对输出信号的采样精度较高,内部模块ADC模块需满足较高的分辨率,为了避免极限环现象和环路不稳定问题,高精度高稳定性的数字脉冲宽度调制（Digital Pulse Width Modulation,DPWM）模块成为研究热点。随着DPWM分辨率的提高,其输出占空比受到外部时钟频率改变或温度变化的影响而产生的误差会越来越大,甚至达到纳秒级别,产生占空比增量现象。另外由关键路径延迟产生的占空比增量现象会影响DPWM的输出,从而影响开关变换器的调节性能。针对以上提及的问题,本文提出了一个具有关键路径补偿模块和基于延迟锁定环的可调延迟单元的延迟线型DPWM结构。为了减少外界因素变化对输出占空比的影响,由多路选择器和具有不同延时的延迟路径构成可调延迟单元,通过延迟控制模块自动调节自身的延迟时间;为了减小占空比增量现象带来的影响,关键路径补偿模块能够补偿关键路径上的传输延时误差。本文设计了一个10位的延迟线型DPWM,其开关频率为781 k Hz。然后通过Vivado和FPGA进行仿真和实测,采用控制变量法,测得在温度发生变化或者输入频率改变后的输出误差值在500 ps左右,输出占空比的调节范围大约在1.63%到98.44%之间。实验结果表明本文提出的DPWM架构的稳定性相较于其他架构有很大提升,具有广泛的应用前景。
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