论文总字数：25364字

摘 要

反激式开关电源具备能够满足电源发展趋势的以下优点：元器件少、电路结构简单、体积小、成本低、输出电压稳定，所以我们应用100W条件下的同步整流电路来提高电源变换器的效率。为了减少整流电路的损耗，简化控制电路步骤，可运用数字集成电路的知识进行设计。现阶段对于同步整流电路的研究虽采用多模式控制，但采样效果不够精确，不能够满足飞速发展的电源变换器的应用要求。

对于现阶段反激式变换器存在的技术问题，本设计将分析同步整流变换器的拓扑结构、中点采样技术以及效率优化的工作原理，说明100W条件下具体实现高效率、高精度的电路结构、采样算法设计。本实验设计在以下方面做出了创新优化：（1）电路可CCMamp;DCM下进行控制工作；（2）在传统的双线式逐渐逼近的拐点采样算法基础上，研究单输出斜坡式中点的采样算法。获得更好拐点跟随的效果，以及更高的采样精度，不受采样波形的斜率制约，也不影响拐点位置；（3）对死区时间大小进行优化，并在电路处于动态时，根据每一周期死区时间的变化调整输出信号的占空比。根据已经搭建好的算法框架，运用MATLAB算法以及Verilog编程语言，进行电路联调、仿真，在此基础上，验证系统环路功能，并确定外围电路、系统架构。

在满负载输入电压值范围内，从算法结构分析得到，并且测试验证结果与理论设计一致。原边转换器转换器系统的电压精度符合CCM下的实验期望。在同步整流电路中，100W的原边主反馈反激式转换器是由数字控制的，符合实验规范的设计要求。

关键词：原边反馈反激变换器， DAC中点采样，误差补偿

Abstract

Flyback switching power supply has the following advantages that can meet the power supply development trend: fewer components, simple circuit structure, small size, low cost, stable output voltage, so we use the synchronous rectifier circuit under 100W conditions to improve the efficiency of the power converter . In order to reduce the loss of the rectifier circuit and simplify the steps of the control circuit, the design of the digital integrated circuit can be applied. At present, although the research of synchronous rectification circuit adopts multi-mode control, the sampling effect is not accurate enough, and it can not meet the application requirements of the rapidly developing power converter.

For the technical problems existing in the current phase of the flyback converter, the design will analyze the topological structure of the synchronous rectifier converter, the midpoint sampling technology and the working principle of the inflection point following, and the specific realization of the high efficiency and high precision circuit structure under the condition of 100W. , sampling algorithm design. The experimental design has been innovatively optimized in the following aspects: (1) The circuit can be controlled by the CCM amp; DCM; (2) Based on the traditional two-line gradual approaching inflection point sampling algorithm, the single output midpoint sampling algorithm is studied. Get better inflection point following effect, and higher sampling accuracy, not subject to the slope of the sampled waveform, and does not affect the inflection point position; (3) The dead time time is optimized, and when the circuit is dynamic, the duty cycle of the output signal is adjusted according to the change of the dead time in each cycle. According to the already established algorithm framework, using MATLAB algorithm and Verilog programming language, the circuit joint debugging, simulation, based on this, verify the system loop function, and determine the peripheral circuit, system architecture.

In the full load input voltage range, the algorithm structure is analyzed, and the test verification results are consistent with the theoretical design. The voltage accuracy of the primary converter converter system meets the experimental expectations of the CCM. In the synchronous rectification circuit, the 100W primary feedback flyback converter is digitally controlled and meets the design requirements of the experimental specification.

KEY WORDS: Primary feedback flyback converter, DAC midpoint sampling, error compensation

目录

摘要 I

Abstract III

第一章 引言 6

1.1 研究背景 6

1.2 技术发展现状 7

1.3 本文研究内容及目标 8

1.4 论文框架结构 9

第二章 由数字控制的反馈反激变换器基础原理 11

2.1 同步整流电路变换器的基本拓扑结构 11

2.2 同步整流单输出中点的采样技术 14

2.3 同步整流效率分析优化 17

第三章 数字控制的同步整流算法设计 18

3.1 变换器整体架构设计 18

3.2 同步整流单斜坡采样技术 18

3.3 同步整流斜坡式中点采样电路模块 19

3.4 同步整流效率优化算法 20

第四章 算法实现及其仿真 22

4.1 算法仿真具体实验检测流程 22

4.2 系统环路控制算法 23

4.3 同步整流斜坡式中点采样算法 24

4.4 系统算法仿真结果 26

4.5 同步整流采样算法仿真结果分析 26

4.6 同步整流死区时间改进算法仿真 27

第五章 结论与展望 29

5.1 结论 29

5.2 展望 29

致谢 30

参考文献 31

附录

引言

研究背景

经过大数据的广泛应用、高速发展，多种新兴技术正逐步改善公众的生活、20世纪以来，从3D打印到人工智能的实现，再到虚拟现实、混合现实的理论开发、实际应用，电子信息技术的发展标志着时代一个又一个里程碑。物联网等产业近年来，实现一步步的稳定发展。在公众日常生活中，电子账户、交通出行、学习生活、社会交流等方面都与其接轨，为公众带来了极大的便利。对于新兴信息技术，5G网络的研发普及在技术上的飞跃，也将带来电子设备的更新换代，而新一代的电子产品，则能实现公众更多的诉求，同时对移动终端和提高生活质量所依赖的终端提出了更高的要求。通过物联网不仅可以为用户获取，提供大量的应用场景，解决功能问题，同时也满足新一代电子设备的发展趋势，即小型化，标准化，低成本，低功耗和良好的安全性能等。协同开关电源的电源转换器和管理芯片构成移动设备和终端的关键部分。为了满足各类用户对各种轻薄电子产品日益增长的需求，需要满足电子产品的性能和技术指标，以及更重要的作用。当下ASIC的研究热点在于，在安全性能以及产品可靠工作的前提下，找到关键的方向与途径降低产品成本，提高产品功耗，并具备自适应的创新优势点。

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