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目前,在开关电源中有两种常见的调制模式:脉宽调制模式(PWM,Pulse Width Modulation)和脉频调制模式(PFM,Pulse Frequency Modulation)。但PWM在轻载时效率较低,而PFM由于频谱分布随机,不利于后续滤波器的设计。迄今大部分产品都主要采用PWM或PFM调制模式。新近一种新型的调制方式——脉冲跨周期调制模式(PSM,Pulse Skip Modulation)则正好可以弥补上述两种调制模式的缺点,经过大量仿真研究表明,该调制模式具有轻载时效率高、响应速度快、鲁棒性强、电路易于实现等特点。但PSM也具有不可避免的缺点:轻载时输出电压纹波较大,且易引入音频噪声。针对PSM调制模式的缺点,本论文基于数字控制提出一种优化的PSM调制模式。它通过在纯PSM的最大占空比和跳周之间加入一些中间占空比来减小输出电压纹波和避免开关频率进入音频范围。理论分析和实验结果表明:这种优化的PSM控制是一种应用于中小功率开关电源很有吸引力的解决方案。本文作者有幸参与课题组关于PSM调制模式的研究工作,并在老师的指导下着重研究并设计了一种优化的PSM控制模式。主要工作包括以下几个方面内容:1)对PSM调制分别在三种工作模式下的输入输出电压关系,输出电压纹波以及系统效率进行研究,并与相同条件下PWM调制模式性能进行比较。2)针对PSM调制模式的缺点提出一种优化的PSM调制模式,并基于能量平衡原理和能量交叠原理就其稳定性和占空比选取情况进行理论研究。3)设计基于FPGA方案的开关电源系统,包括PSM调制、优化PSM调制的算法,并给予实验测试结果及分析。4)采用电压电流双环控制,设计基于上述优化PSM调制的控制电路,根据负载情况选择合适占空比来实现稳压;并设计关键子电路模块,包括电压基准源、数字控制和序列检测电路、电流检测和电流极限比较器电路。分析研究表明,本论文设计的基于优化PSM调制模式的控制电路能够提高SMPS变换系统的效率、减小输出电压纹波、避免系统开关频率进入音频范围。