教程案例成果cn

1、C14L18 PS6使用dsPIC DSC實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源轉(zhuǎn)換：非線性和自適應(yīng)控制算法C14L18 PS6幻燈片1課程目標(biāo)完成本課程后，您將：了解如何優(yōu)化數(shù)字控制環(huán)，以在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳性能了解如何使用附加時(shí)間算法改善響應(yīng)了解如何使用可自動(dòng)調(diào)整柵極驅(qū)動(dòng)控制的自適應(yīng)算法來(lái)提高效率課程安排基本設(shè)計(jì)概念和數(shù)字補(bǔ)償器應(yīng)用數(shù)字控制系統(tǒng)的“三大支柱策略”狀態(tài)監(jiān)視器簡(jiǎn)介優(yōu)化原始算法算法簡(jiǎn)介自適應(yīng)算法簡(jiǎn)介總結(jié)課程安排基本設(shè)計(jì)概念和數(shù)字補(bǔ)償器應(yīng)用補(bǔ)償濾波器特性建模閉環(huán)系統(tǒng)由參考-輸出傳遞函數(shù)Gcl(s)進(jìn)行定義閉環(huán)系統(tǒng)將由兩個(gè)傳遞函數(shù)組成參考是指系統(tǒng)的輸入)()(clG s)( )G(s)輸入輸出H(s

2、)補(bǔ)償器輸出反饋補(bǔ)償濾波器特性建模為了分析補(bǔ)償器設(shè)計(jì)和反饋環(huán)，G(s) x H(s) 中引進(jìn)開(kāi)環(huán)增益在閉環(huán)系統(tǒng)H(s)會(huì)將反饋/控制增益添加到由G(s)給定的電源濾波器增益中，以控制輸入-輸出增益（開(kāi)環(huán)增益）GolsHsG(s)參考輸出H(s)輸入補(bǔ)償器輸出反饋建立閉環(huán)控制系統(tǒng)一切從電源濾波器的G(s) x H(s)執(zhí)行器補(bǔ)償器執(zhí)行器增益特性開(kāi)始開(kāi)環(huán)增益曲線和開(kāi)環(huán)相位曲線描述了電源濾波器的濾波特性補(bǔ)償器必須能夠“適應(yīng)”電源濾波器的開(kāi)環(huán)特性，以在安全穩(wěn)定的工作區(qū)內(nèi)發(fā)揮最佳性能諧振頻率fR處雙極點(diǎn)交叉頻率fXESR頻率fESR開(kāi)關(guān)頻率的一半fSW/2二階系統(tǒng)（電壓控制模式下的降壓轉(zhuǎn)換器）建立閉環(huán)控

3、制系統(tǒng)此二階電壓模式控制的執(zhí)行器的最終頻率特性應(yīng)如右圖中綠線所示請(qǐng)注意，執(zhí)行器閉環(huán)特性與執(zhí)行器開(kāi)環(huán)特性（藍(lán)線）的差異在低頻范圍內(nèi)尤為明顯G(s) x H(s)執(zhí)行器補(bǔ)償器-20 dB/dec-20 dB/decfx約為開(kāi)關(guān)頻率的1/101/20到-40 dB/dec相位裕量二階系統(tǒng)（電壓控制模式下的降壓轉(zhuǎn)換器）建立閉環(huán)控制系統(tǒng)補(bǔ)償濾波器（紅線）必須根據(jù)執(zhí)行器增益特性（藍(lán)線）與閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益特性（綠線）之間的差異進(jìn)行設(shè)計(jì)G(s) x H(s)執(zhí)行器補(bǔ)償器最終增益 = 環(huán)增益 + 執(zhí)行器增益二階系統(tǒng)（電壓控制模式下的降壓轉(zhuǎn)換器）補(bǔ)償濾波器特性建模極點(diǎn)（-1）零點(diǎn)（+1）零點(diǎn)（+1）極點(diǎn)（-1）

4、補(bǔ)償器特性可通過(guò)在特定頻率處放置極點(diǎn)和零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整每個(gè)極點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致斜率為-1，每個(gè)零點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致斜率為+1零點(diǎn)可用于“抵消”極點(diǎn)，反之亦然極點(diǎn)（-1）9090相位增益dB通用補(bǔ)償濾波器設(shè)計(jì)規(guī)則電流模式控制器電壓模式控制器D：動(dòng)態(tài)參數(shù) F：固定參數(shù)二階系統(tǒng)（3p2z補(bǔ)償器）在原點(diǎn)處放置第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）D在ESR零點(diǎn)頻率處放置第二個(gè)極點(diǎn)F正激型轉(zhuǎn)換器：在fSW/2處放置第三個(gè)極點(diǎn)反激型轉(zhuǎn)換器：在RHP零點(diǎn)頻率fRHP或fSW/2（取兩者中較低者）處放置第三個(gè)極點(diǎn)FF/D在諧振頻率fR處放置第一個(gè)零點(diǎn)F在50-75%的諧振頻率fR處放置第二個(gè)零點(diǎn)D一階系統(tǒng)（2p1z補(bǔ)償器）在原點(diǎn)處放置第一個(gè)極點(diǎn)（零極

5、點(diǎn)）D正激型轉(zhuǎn)換器：在ESR處放置第二個(gè)極點(diǎn)反激型轉(zhuǎn)換器：在ESR零點(diǎn)頻率fESR或RHP零點(diǎn)頻率 fRHP（取兩者中較低者）處放置第二個(gè)極點(diǎn)FF/D在約1/5交叉頻率處放置單個(gè)零點(diǎn)D切勿在fSW/2以上頻率處放置極點(diǎn)和零點(diǎn)通用補(bǔ)償濾波器設(shè)計(jì)規(guī)則電流模式控制器電壓模式控制器二階系統(tǒng)（3p2z補(bǔ)償器）第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）為主要調(diào)整參數(shù)交叉頻率fX應(yīng)該低于開(kāi)關(guān)頻率fSW的1/10交叉頻率fX應(yīng)至少為諧振頻率fR的兩倍僅反激型轉(zhuǎn)換器：交叉頻率fX應(yīng)該低于RHP零點(diǎn)頻率fRHP的1/5一階系統(tǒng)（2p1z補(bǔ)償器）第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）為主要調(diào)整參數(shù)交叉頻率fX應(yīng)該低于開(kāi)關(guān)頻率fSW的1/10僅反激型轉(zhuǎn)換器

6、：交叉頻率fX應(yīng)該低于RHP零點(diǎn)頻率fRHP的1/5確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）s域傳遞函數(shù) P1Z 1Z 2csP 2P 3轉(zhuǎn)換為時(shí)域線性差分公式 A1un1AB0enB1en1BB en3unun32en2n確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）可使用以下公式確定系數(shù) 1 TSP12 T2 1T 2 2 T 2T2B0 A SPPS T T T T 12ZZPS2PS3PS2PS3 T 2T T 12 T 2T 22B A SP1SZ T SZS32S2 T 2 T 122T21PS2PS

7、3PS2PS3 T 2 T 2 T T 2T2B A SP1SZ T SZPS2PS322 T T T3ZZPS2PS3PS2SP 3 T 2 T 2 T B SP1ZS122 T 3T21PS2PS3其中，-s是使用如下公式根據(jù)預(yù)定義的極點(diǎn)頻率和零點(diǎn)頻率計(jì)算得出的：n 2 fn確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)以330 kHz開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)行的同步降壓轉(zhuǎn)換器示例（扼流器電感 = 3.3 H，輸出電容 = 220 F）在1/2采樣頻率處放置第三個(gè)極點(diǎn)（高頻極點(diǎn)）。在文獻(xiàn)中，該極點(diǎn)有時(shí)也稱為奈極點(diǎn)。fsf,000HzN第二個(gè)極點(diǎn)有時(shí)也稱為ESR頻率，該頻率即為通過(guò)輸出電容值和等效串聯(lián)電阻（E

8、SR）計(jì)算出的截止頻率。 1 1f2 4010,086HzESR23220ESROUT確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)在轉(zhuǎn)換器的諧振頻率處放置兩個(gè)零點(diǎn)。11f,5907Hz .3106 220106 R2LCOUT第一個(gè)零點(diǎn)可通過(guò)將自身頻率移至,5907Hz,5907HzR最大50%的f 處來(lái)優(yōu)化相位升壓Z 1RZ 2R將原點(diǎn)處的極點(diǎn)（零極點(diǎn)）設(shè)置為低頻，當(dāng)交叉頻率已知時(shí)可計(jì)算此頻率值。由于交叉頻率隨負(fù)載和輸入電壓而變化，如果不進(jìn)一步執(zhí)行分析和仿真則無(wú)法計(jì)算其值。因此，的情況下做“有根據(jù)的推測(cè)”會(huì)嘗試在3f SW f Xf Xf,1833HzP 1VVVVINININ _ MAX原點(diǎn)

9、處的極點(diǎn)用作調(diào)整總增益級(jí)別與相位裕量的主要調(diào)整參數(shù)確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)估計(jì)出情況下的交叉頻率并且已知采樣頻率后，理的相位裕量損失?？晒烙?jì)出在最終設(shè)計(jì)中將必須處fSW 360 fT 360 ,303106 36DEGXsle10哇哦。令人印象深刻，是吧！對(duì)于數(shù)控快速開(kāi)關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，約1/15至1/20的交叉頻率即可滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。fSW,303106 18 360 fT 360 DEGXsle20實(shí)際二階系統(tǒng)- 閉環(huán)系統(tǒng)中的開(kāi)環(huán)響應(yīng) -結(jié)果前移位= 5，后移位= -3，后換算= 0 x2000- 單相同步降壓轉(zhuǎn)換器300kHz -極點(diǎn)1：60180原點(diǎn)處的極點(diǎn)50150極點(diǎn)2

10、：40120fESR處的ESR極點(diǎn)3090極點(diǎn)3：fSW/2處的奈奎斯2060特極點(diǎn)1030001001000100001000001000000-10-30-20-60零點(diǎn)2：-30-90諧振頻率處的零零點(diǎn)1：諧振頻率附近的-40-120點(diǎn)零點(diǎn)-50-150-60-180頻率TR1: Gain 3.0ATR2: Phase 3.0A增益dB相位實(shí)時(shí)演示1實(shí)時(shí)調(diào)整III型數(shù)字電壓模式控制器調(diào)整界面提供的工具基于預(yù)先確定的極點(diǎn)和零點(diǎn)確定和移植所需的濾波器系數(shù)?；贗C的通口可用于在基準(zhǔn)測(cè)試期間更新這些系數(shù)。使用頻率響應(yīng)分析器將Microchip的補(bǔ)償器設(shè)計(jì)工具與頻率響應(yīng)分析器（如OMICRON

11、Bode 100）配合使用，可一個(gè)優(yōu)異的工具套件，從而快速、輕松、可靠地對(duì)補(bǔ)償器進(jìn)行調(diào)整建議的SMPS設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)課程安排數(shù)字控制系統(tǒng)的“三大支柱策略”三大支柱策略原始算法自適應(yīng)算法算法效率/可靠性性能功能如前饋補(bǔ)償濾波器如自動(dòng)均衡數(shù)字控制三大支柱策略需要的信息越多，花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)完美的控制環(huán)需要兼具速度與智能，就像經(jīng)典喜劇動(dòng)畫(huà)兩只老鼠打天下中的Pinky（傻杰）與Brain（天才）這兩個(gè)搭檔一樣系統(tǒng)分析+速度傻杰天才外設(shè)同步中斷異步中斷全局層三大支柱策略第一階：原始算法（快速）使用短期歷史數(shù)據(jù)（典型值為3-4個(gè)樣本歷史數(shù)據(jù)）的I/II/III型基本控制環(huán)第二階：算法（中速）在檢測(cè)到異常狀態(tài)之

12、前保持處理一階原始算法第三階：自適應(yīng)算法（慢速）更復(fù)雜的算法，處理長(zhǎng)期歷史數(shù)據(jù)（需要多達(dá)數(shù)百個(gè)樣本）yspy原始算法自適應(yīng)算法算法如自動(dòng)死區(qū)調(diào)整如前饋e補(bǔ)償器u處理課程安排狀態(tài)監(jiān)視器簡(jiǎn)介狀態(tài)監(jiān)視器注意事項(xiàng)：在快速開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，每個(gè)指令周期都進(jìn)行計(jì)數(shù)全面的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)分析需花費(fèi)大量計(jì)算時(shí)間使用查找表替代計(jì)算狀態(tài)分析取決于控制模式簡(jiǎn)化方案1：采用簡(jiǎn)潔算法來(lái)檢測(cè)不同穩(wěn)態(tài)之間的變化（狀態(tài)監(jiān)視器）進(jìn)行分析/使用異步中斷（如定時(shí)器）或主循環(huán)在調(diào)整簡(jiǎn)化方案2：考慮使用備用信息源（例如相對(duì)于反饋信號(hào)的基本環(huán)輸出）狀態(tài)監(jiān)視器示例：CCM下的降壓轉(zhuǎn)換器在穩(wěn)態(tài)期間：Iout = 常數(shù)= 常數(shù)，只要輸入電壓穩(wěn)定且控制環(huán)正常

13、工作要監(jiān)視的值狀態(tài)監(jiān)視器初始化正常故障線性代碼正檢查輸入電壓和占空比是否超出范圍（異步后監(jiān)視器）ADC觸發(fā)計(jì)算占空比平均值500 ns延時(shí)ADC控制環(huán)執(zhí)行Main()循環(huán)ADC中斷服務(wù)程序（ISR）中斷服務(wù)程序（ISR）定時(shí)器中斷服務(wù)程序（ISR）UVLO和處理常故障自檢狀態(tài)監(jiān)視器中斷導(dǎo)致ADC觸發(fā)中斷導(dǎo)致ADC觸發(fā)時(shí)間tA/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換CLCL時(shí)間t同步后監(jiān)視器CMCM時(shí)間tCL = 控制環(huán)CM = 狀態(tài)監(jiān)視器x狀態(tài)監(jiān)視器控制環(huán)ISRADC ISRISRADC ISR控制庫(kù)結(jié)構(gòu)typedef struct / Input/Output to controllervolatile unsi

14、gned volatile unsigned volatile unsigned*sourceRegister;/ Po Register;/ Po lReference;/er to source register of the feedback input (e.g. ADCBUF0)er to dbackregister of the calculated result (e.g. PCD1) reference value (R/W)/ Filter coefficientsvolatile volatile volatilefractional* fractional* fracti

15、onal*aCoefficients; bCoefficients; controlHistory;/Po Po Po wi Po wier to er to er to the er t theA A 3coefficients coefficients delay-line slocated in X-space located in X-spaceles the les thelocated in Y-space most recent located in Y-spaces el sei s eivolatilefractional*errorHistory;mostrecent/ I

16、nput/OutputNormalizationpreShift;tShift;volatile volatile volatilesigned signed/Normalization NormalizationfromADC-resolution toQ15 (R/W)register resolution (R/W)bit-shift from Q15 tofractiotScaler;Controller outputt-scaler (R/W)/ Peak Current ModeSlope Compensationvolatile volatileunsigned unsigned

17、*cmslcADCin;/Po/ Fer to source register of the feedback input (e.g. ADCBUF0)cmslcADCNoiseFloor;erger offset of ADC inputfor tnoise level compensationl t lft/ktltf/ 供外部使用的本地副本volatile unsignedvolatile unsignedcontrolInput;/的ADC緩沖區(qū)的控制器輸出ing (R/W)ing (R/W)controlOutput; / Minimum output value used forv

18、olatile unsignedminOutput; maxOutput;cl clvolatileunsigned/umoutput value used for/ Local volatile volatilecopies for unsigned unsignedexternal use controlInput; controlOutput;/ Copy of/ Copy ofthe latest A/D conver the latest Controllerresult (read only) put (read only) tNPMZ16b;課程安排優(yōu)化原始算法補(bǔ)償濾波器系數(shù)（詳

19、細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17092 PS3和17093 PS4）基本控制環(huán)公式變量 = 各控制步驟的誤差放大器的結(jié)果變量 = 之前的控制環(huán)結(jié)果結(jié)果un k B0 B11 B2en 2 B3 A1u n 1) A2u(n 2) A3u(n 3)常數(shù)（系數(shù)B0、B1、B2和B3）常數(shù)（系數(shù)A1、A2和A3）數(shù)字控制環(huán)實(shí)現(xiàn)自閃存或RAM自RAM系數(shù)Y-RAM系數(shù)B0系數(shù)B1系數(shù)B2系數(shù)B3系數(shù)A1系數(shù)A2系數(shù)A3變量X-RAM誤差 歷史數(shù)據(jù)控制器歷史數(shù)據(jù)MAC單元指令數(shù)： 7u(n) =累加器A1 u(n-1) + A2 u(n-2) + A3 u(n-3) + B0 e(n) + B1 e(n-1) +

20、 B2 e(n-2) + B3 e(n-3)e(n)e(n-1)e(n-2)e(n-3)u(n-1)u(n-2)u(n-3)典型數(shù)字控制環(huán)實(shí)現(xiàn)從輸入外設(shè)（例如ADC和輸入捕捉等）誤差計(jì)算（參考輸入）輸入換算（預(yù)歸一化）誤差歷史數(shù)據(jù)更新數(shù)組指針數(shù)組指針控制器歷史數(shù)據(jù)數(shù)組A系數(shù)數(shù)組補(bǔ)償濾波器數(shù)組指針數(shù)組指針誤差歷史數(shù)據(jù)數(shù)組B系數(shù)數(shù)組輸出換算（后歸一化）/DAC外設(shè)寄存器寫(xiě)回控制器歷史數(shù)據(jù)更新處理系數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整系數(shù)固定常數(shù)KA、KB和KCyspeuy處理補(bǔ)償器處理系數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整系數(shù)數(shù)組指針輸入電壓/負(fù)載分析器VIN ILOAD狀態(tài)監(jiān)視器yspeuy處理補(bǔ)償器系數(shù)表負(fù)載Vin30%50%70%V1KA,

21、KB, KCKA, KB, KCKA, KB, KCV2KA, KB, KCKA, KB, KCKA, KB, KCV3KA, KB, KCKA, KB, KCKA, KB, KCV4KA, KB, KCKA, KB, KCKA, KB, KC控制庫(kù)結(jié)構(gòu)typedef struct / Input/Output to controllervolatile unsigned volatile unsigned volatile unsigned*sourceRegister;/ Po Register;/ Po lReference;/er to source register of the f

22、eedback input (e.g. ADCBUF0)er to dbackregister of the calculated result (e.g. PCD1) reference value (R/W)/ Filter coefficientsvolatile volatile volatilefractional* fractional* fractional*aCoefficients; bCoefficients; controlHistory;/Po Po Po wi Po wier to er to er to the er t theA A 3coefficients c

23、oefficients delay-line slocated in X-space located in X-spaceles the les thelocated in Y-space most recent located in Y-spaces el sei s eivolatilefractional*errorHistory;mostrecent/ Input/OutputNormalizationpreShift;tShift;volatile volatile volatilesigned signed/Normalization NormalizationfromADC-re

24、solution toQ15 (R/W)register resolution (R/W)bit-shift from Q15 tofractiotScaler;Controller outputt-scaler(R/W)/ Peak Current Mode volatile unsignedSlope Compensation* cmslcADCin;/Poer to sourceregister ofthe feedback input (e.g. ADCBUF0)vv /濾波器系數(shù)v volatilefractional* fractional* fractional* fractio

25、nal*aCoefficients; bCoefficients; controlHistory; errorHistory;/指向A系數(shù)的指針指向B系數(shù)的指針指向3個(gè)延遲線樣本的指針指向4個(gè)延遲線樣本的指針vv volatile/ volatile v volatile v/ / 輸入/輸出歸一化v vvolatile volatile volatilesigned signed fractiopreShift; / tShift; / tScaler; /從ADC分辨率到Q15的歸一化從Q15到控制器輸?shù)奈灰莆粴w一化后分頻器（R/W）C14L18 PS639幻燈片實(shí)時(shí)演示2使用動(dòng)態(tài)系數(shù)調(diào)整

26、來(lái)維持基于負(fù)載和輸入電壓變化的交叉頻率課程安排算法簡(jiǎn)介算法示例：簡(jiǎn)單的前饋采用ADR算法改善響應(yīng)時(shí)間并補(bǔ)償輸入電壓的大幅下降與音頻系統(tǒng)中限制器使用的ADSR類似算法通過(guò)短路來(lái)旁路掉控制環(huán)的自然阻尼，以實(shí)現(xiàn)對(duì)明顯負(fù)載變化的更快速響應(yīng)將監(jiān)視控制環(huán)歷史數(shù)據(jù)如果檢測(cè)到明顯變化，則會(huì)對(duì)控制環(huán)結(jié)果進(jìn)行處理或改寫(xiě)控制庫(kù)結(jié)構(gòu)typedef struct / Input/Output to controllervolatile unsigned volatile unsigned volatile unsigned*sourceRegister;/ Po Register;/ Po lReference;/er

27、 to source register of the feedback input (e.g. ADCBUF0)er to dbackregister of the calculated result (e.g. PCD1) reference value (R/W)/ Filter coefficientsvolatile volatile volatilefractional* fractional* fractional*aCoefficients; bCoefficients; controlHistory;/Po Po Po wi Po wier to er to er to the

28、 er t theA A 3coefficients coefficients delay-line slocated in X-space located in X-spaceles the les thelocated in Y-space most recent located in Y-spaces el sei s eivolatilefractional*errorHistory;mostrecent/ Input/OutputNormalizationpreShift;volatile volatilesigned signed/NormalizationfromADC-reso

29、lution toQ15 (R/W) register resolution (R/W) tShift;/ Normalization bit-shift from Q15 tovolatile volatileunsigned unsigned*cmslc cmslcRegister; / Po yRatio; /er to the duty cyclregister the slope compensation is app revent core saturationd to /e.g. PDC1)/ System clingedvolatile volatileunsminOutput

30、; maxOutput;/Minimumumoutput value output valueused for used forcl cling (R/W) ing (R/W)unsigned/ Local volatile volatilecopies for unsigned unsignedexternal use controlInput; controlOutput;/Copy of Copy ofthe latest A/D conver the latest Controllerresult (read only) put (read only) tNPMZ16b;/ 濾波器系數(shù)

31、volatile fractional*controlHistory;/ 指向3個(gè)延遲線樣本的指針volatile fractional*errorHistory;/ 指向4個(gè)延遲線樣本的指針p; /py算法U(n)U(n-2)U(n-1)V1V2VRES誤差總和誤差算法U(n-1)U(n-i)U(n-2)U(n)ViV2 V1 VRES誤差總和誤差算法=60衰減/增加環(huán)的結(jié)果將乘以一個(gè)附加因數(shù)=30消去穩(wěn)態(tài)以及狀態(tài)不明顯變化時(shí)的預(yù)期范圍此范圍將由環(huán)完全控制=-30=- 60起沖對(duì)于突升或突降，可在有限數(shù)量的周期內(nèi)用最小/最大值改寫(xiě)結(jié)果來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償算法=60起沖如果在此區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到變化，則系統(tǒng)將

32、設(shè)置/復(fù)位為最小/最大極限值=30=-30=- 60算法=60衰減/增加=30在此范圍內(nèi)，使用之前確定的因數(shù)來(lái)處理參考、=-30=- 60誤差或控制器輸出，以使響應(yīng)時(shí)間發(fā)生短暫且有限的增加/衰減算法=60消去控制環(huán)獲得完全控制權(quán)，并且其歷史數(shù)據(jù)將受到監(jiān)視，無(wú)需干預(yù)=30=-30=- 60算法基于負(fù)載的增加/衰減因數(shù)特性增加衰減起沖消去起沖1.00.250.80.200.60.150.40.100.20.05Q15 Compensator ResultVoltage Variation cos(j)0.00.00-100-50050100-0.05-0.2-0.4-0.10-0.6-0.15消去

33、-0.8-0.20-1.0-0.25ADC步長(zhǎng)增加系數(shù)電壓變化應(yīng)用示例汽車多通道LED驅(qū)動(dòng)器中的起沖 衰減 消去（ADR）汽車160W 8通道LED驅(qū)動(dòng)器的預(yù)調(diào)整階段和后調(diào)整階段D1L1CH1L3Q3VbulkVbat8-20V直流D2L22255V直流C3D3 CINCOUTNTCBINQ1CH2Q2CH3CHxdsPIC33 GSCHnAN0CAN LINSPICMP1 ICAN11ICx2AN2 CMP2AN33AN4AN5 GPIO AN6 AN7(.)高階框圖 預(yù)調(diào)整階段控制概念 高優(yōu)先級(jí)控制環(huán)硬件外設(shè)更高的控制級(jí)別/執(zhí)行器-數(shù)字電流補(bǔ)償器IREFVREF/執(zhí)-數(shù)字電壓補(bǔ)償器數(shù)字電流

34、補(bǔ)償器IR F/2行器輸入電壓前饋輸入電壓輸出電壓相電流1相電流2ADR實(shí)現(xiàn)ADC輸入負(fù)載階躍增加/衰減CAN調(diào)光引擎負(fù)載因數(shù)DCM/CCM校正功率降額輸入/執(zhí)行器積分器凍結(jié)課程安排自適應(yīng)算法簡(jiǎn)介自適應(yīng)算法示例：自動(dòng)死區(qū)調(diào)整（ADTA）同步降壓轉(zhuǎn)換器的效率還取決于上橋臂開(kāi)關(guān)與下橋臂開(kāi)關(guān)之間的死區(qū)設(shè)置是否正確遺憾的是，死區(qū)設(shè)置取決于溫度和負(fù)載條件固定設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致效率降低自適應(yīng)算法TtONtOFFIL與ITIOUTVINVINVOUTVINVsIDVOUTVOUT時(shí)間tGNDGND上橋臂下橋臂和二極管上橋臂如果死區(qū)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)通損耗會(huì)增加時(shí)間t如果死區(qū)過(guò)短，直通損耗會(huì)增加時(shí)間t死區(qū)電感電流（非理想狀

35、態(tài)）電感電流（理想狀態(tài)）自適應(yīng)算法IOUT、VOUT和VIN= 常數(shù)時(shí)如果控制環(huán)正常工作，則為常數(shù)輸入電流與效率成反比導(dǎo)通時(shí)間與效率成反比= 常數(shù)自適應(yīng)算法同步降壓轉(zhuǎn)換器的自動(dòng)死區(qū)調(diào)整（ADTA）基于試誤法原理，可根據(jù)當(dāng)前負(fù)載狀態(tài)找到最小的死區(qū)設(shè)置使用狀態(tài)后監(jiān)視器來(lái)檢測(cè)穩(wěn)態(tài)使用定時(shí)器生成從最小死區(qū)到最大死區(qū)的掃描檢查緩沖區(qū)確定最短導(dǎo)通時(shí)間注意：必須將自動(dòng)死區(qū)調(diào)整限制在最小值，以防止半橋上出現(xiàn)嚴(yán)重的直通狀態(tài)自適應(yīng)算法ADC觸發(fā)ISRTimer3 ISR退出Timer2 ISRADTA流程圖清除緩沖區(qū)，設(shè)置最小DTR查找并設(shè)置最佳死區(qū)掃描完成？是否執(zhí)行第一次循環(huán)？否是狀態(tài)監(jiān)視器指示穩(wěn)態(tài)？是否自適應(yīng)

36、算法單死區(qū)掃描直通損耗導(dǎo)通損耗80134070601338DTR APDC用于下一個(gè)TR1336ADTA周期的新死區(qū)133420133213300100200300400500600700時(shí)間s區(qū)占空比寄存器自適應(yīng)算法固定死區(qū)與自動(dòng)調(diào)整的死區(qū)（90%負(fù)載時(shí)）605013304013251320DTRhist ADTADTRhist No ADTA301315PDChisDA201310PDChist No ADTA1305130012950100200時(shí)間ms300400死區(qū)占空比寄存器導(dǎo)通時(shí)間縮短約2%自適應(yīng)算法固定死區(qū)與自動(dòng)調(diào)整的死區(qū)（30%負(fù)載時(shí)）60504013001280 DTRhi

37、st ADTADTRhist No ADTA301260導(dǎo)通時(shí)間縮短約2.5%PDChisDA20PDChist No ADTA1240122012000100200時(shí)間ms300400死區(qū)占空比寄存器自適應(yīng)算法效率優(yōu)化100%95%90%ADTA Active Frequency OptimizedFixed Mode85%80%75%0%10%20%30%40%50%負(fù)載狀態(tài)%60%70%80%90%100%總效率%實(shí)時(shí)演示3自適應(yīng)死區(qū)調(diào)整（ADTA）自適應(yīng)算法ADTA結(jié)論提高了總體效率減小了元件應(yīng)力平緩了效率特性與模擬IC相比可應(yīng)用于所有半橋、全橋和有源鉗位轉(zhuǎn)換器課程安排總結(jié)總結(jié)今天介紹

38、了：使用和優(yōu)化基本控制環(huán)采用增強(qiáng)型補(bǔ)償器以提高穩(wěn)定性為可變頻率模式處理動(dòng)態(tài)系數(shù)實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)升壓模式，以提高性能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能調(diào)整頻率和總體時(shí)序特性，提高效率C14L18 PS6！附錄A用于快速確定補(bǔ)償濾波器系數(shù)的公式確定II型補(bǔ)償器（2p1z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）s域傳遞函數(shù)s 1 Z 1 P1)(css 1P 2轉(zhuǎn)換為時(shí)域線性差分公式 A1un1Aen BB en2un1en2n確定II型補(bǔ)償器（2p1z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）可使用以下公式確定系數(shù) T 2 T S1 4B0 2 T A122 TZ 1SP 2PS2 2 T

39、2TB A PS2SPP2 T 22 T 1SP 2PS2 T 2 T B SSZ 1 T222Z 1PS2其中，-s使用預(yù)定義的極點(diǎn)和零點(diǎn)頻率按如下公式計(jì)算得出n 2 fn確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）s域傳遞函數(shù) P1Z 1Z 2csP 2P 3轉(zhuǎn)換為時(shí)間域線性差分公式 A1un1AB0enB1en1BB en3unun32en2n確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)（詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)課程17093 PS4）可使用以下公式確定系數(shù) 1 TSP12 T2 1T 2 2 T 2T2B0 A SPPS T T T T 12ZZPS2PS

40、3PS2PS3 T 2T T 12 T 2T 22B A SP1SZ T SZS32S2 T 2 T 122T21PS2PS3PS2PS3 2 T 2 T TSP1 T Z2 2TA PS2PS3SSZB T 2 TSP 32 T T 32ZZPS2PS3 T 2 T 2 T B SP1ZS122 T 3T21PS2PS3其中， -s是使用如下公式根據(jù)預(yù)定義的極點(diǎn)頻率和零點(diǎn)頻率計(jì)算得出的：n 2 fn通用補(bǔ)償濾波器設(shè)計(jì)規(guī)則電流模式控制器電壓模式控制器D：動(dòng)態(tài)參數(shù) F：固定參數(shù)二階系統(tǒng)（3p2z補(bǔ)償器）在原點(diǎn)處放置第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）D在ESR零點(diǎn)頻率處放置第二個(gè)極點(diǎn)F正激型轉(zhuǎn)換器：在fSW/2

41、處放置第三個(gè)極點(diǎn)反激型轉(zhuǎn)換器：在RHP零點(diǎn)頻率fRHP或fSW/2（取兩者中較低者）處放置第三個(gè)極點(diǎn)FF/D在諧振頻率fR處放置第一個(gè)零點(diǎn)F在50-75%的諧振頻率fR處放置第二個(gè)零點(diǎn)D一階系統(tǒng)（2p1z補(bǔ)償器）在原點(diǎn)處放置第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）D正激型轉(zhuǎn)換器：在ESR處放置第二個(gè)極點(diǎn)反激型轉(zhuǎn)換器：在ESR零點(diǎn)頻率fESR或RHP零點(diǎn)頻率 fRHP（取兩者中較低者）處放置第二個(gè)極點(diǎn)FF/D在約1/5交叉頻率處放置單個(gè)零點(diǎn)D切勿在fSW/2以上頻率處放置極點(diǎn)和零點(diǎn)通用補(bǔ)償濾波器設(shè)計(jì)規(guī)則電流模式控制器電壓模式控制器二階系統(tǒng)（3p2z補(bǔ)償器）第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）為主要調(diào)整參數(shù)交叉頻率fX應(yīng)該低于開(kāi)關(guān)頻

42、率fSW的1/10交叉頻率fX應(yīng)至少為諧振頻率fR的兩倍僅反激型轉(zhuǎn)換器：交叉頻率fX應(yīng)該低于RHP零點(diǎn)頻率fRHP的1/5一階系統(tǒng)（2p1z補(bǔ)償器）第一個(gè)極點(diǎn)（零極點(diǎn)）為主要調(diào)整參數(shù)交叉頻率fX應(yīng)該低于開(kāi)關(guān)頻率fSW的1/10僅反激型轉(zhuǎn)換器：交叉頻率fX應(yīng)該低于RHP零點(diǎn)頻率fRHP的1/5確定III型補(bǔ)償器（3p2z）的補(bǔ)償器系數(shù)fsfle奈頻率理論最大帶寬N21fESR零點(diǎn)頻率2RCESRESROUT2 V2 R12LVL IN 其中RL為負(fù)載電阻INL OUTfRHPRHP零點(diǎn)頻率2L VOUT f SW在模擬控制器中，必須考慮調(diào)11 f X制器的斜坡電壓。在數(shù)字系統(tǒng)中，此值設(shè)置為120

43、 R 零點(diǎn)-極點(diǎn)頻率fXP 1VVVINININ _ MAX1諧振頻率（正激轉(zhuǎn)換器）f在正激轉(zhuǎn)換器中，濾波器作為一個(gè)單元連續(xù)工作，而在反激轉(zhuǎn)換器中，電感會(huì)在導(dǎo)通期間與輸出斷開(kāi)連接R2LCOUT1L諧振頻率（正激轉(zhuǎn)換器）f R L 其中D2OUT DEG 360 相位裕量減小由觸發(fā)到寫(xiě)回目標(biāo)寄存器操作之間的延時(shí)引起Xsle參考資料mpsManiktala，Sanjaya。SwitchingNewnes，2006ers A to Z，ISBN 13：978-0-7506-7970-1，Ridley，Ray，Dr.er Supply Design, Vol.1：Control，2011Poley，R

44、ichard，Control Theory Fundamentals，ISBN 6781479325115，2012。Basso，Christphe P，Switodeers, SPIimulations and PracticalDesigns，The McGraw-Hill Companies Inc.，2008。Reiter，Andreas，Solving Digital Compensator Design Challenges，Markt&TechnikMagazine Spel Edition：21st Centuryer Supply Technology, Germany，2013Dumais，Alex/Reiter，Andreas,，AN1421，采用dsPIC DSC實(shí)現(xiàn)白金級(jí)交流/直流參考設(shè)計(jì)，Microchip Technology，2012Stein，Gunter，Honeywell Labs，Respect the Unstable，IEEE Control Systems Magazine，August 2003Krstic，Miroslav，University of San Diegay Compensation for Nonlinear, Adapt