Wybrane problemy analizy i sterowania impulsowych przetwornic napięcia stałego

• Autorzy: Janke W.

Warianty tytułu

EN

Selected problems of analysis and control of DC-DC pulse power converters

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki. 6 ; 11-13.06.2007 ; Darłówko Wschodnie, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono przegląd problematyki analizy i sterowania przetwornic napięcia stałego. Wybrano przetwornice napięcia stałego pracujące w trybie modulacji szerokości impulsów jako reprezentatywną grupę współczesnych układów przetwarzania mocy. Przedyskutowano metody analizy i symulacji przetwornic napięcia stałego. Zwrócono szczególną uwagę na małosygnałową analizę uśrednionych przebiegów prądów i napięć oraz na wielkosygnałową symulację stanów przejściowych w dziedzinie czasu. Przedstawiono rozwiązania bloków sterujących w układach przetwornic. Opisano technikę sterowania napięciowego oraz tzw. sterowania prądowego. Przedyskutowano i porównano analogowe i cyfrowe metody sterowania przetwornic.

EN

In the paper, problems of DC-DC power converter analysis and control are outlined. DC-DC power converters working in PWM control mode are selected as an important and representative group of modern power electronic circuits. After short characterization of DC-DC power converters the methods of analysis and simulation of them are discussed. The special attention is devoted to small-signal analysis of averaged currents and voltages and to the time-domain large-signal simulation of transient states. In the next part of paper, the solutions of control subcircuits are presented. The voltage-mode (VM) and current-mode (CM) of control are described. The analog and digital control approaches are discussed and compared. It is concluded, that the simulation and control problems of DC-DC power converters are very interesting and promising area for research and development activity.

Słowa kluczowe

PL

energoelektronika; przetwornice napięcia stałego; sterowanie; analiza układów; symulacja układów

EN

power electronics; DC-DC power converters; control; circuit analysis and simulation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 48, nr 11
• Strony: 9--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys.

Twórcy

autor

Janke W.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Elektroniki i Informatyki

Bibliografia

• [1] Erickson D. K., Maksimowić D.: Fundamentals of Power Electronics. 2nd ed. Boston, MA: Kluwer, 2000, pp. 331-362.
• [2] Mohan N.: First Course on Power Electronics and Drives. MNPERE, Minneapolis 2003.
• [3] Peterchev A. V.: Digital Pulse-Width Modulation Control in Power Electronic Circuits: Theory and Applications. Ph.D. thesis, Univ. of California, Berkely, CA, 2005 [Online]. Available: http://www.eecs.Berkeley.edu/Pubs/TechRpts/2006/EECS-2006-22.html
• [4] Intel Corp. (2002, Apr.) VRM 9.0 DC-DC converter design guidelines. Tech. Rep. [Online]. Available: http://developer.intel.com/design/pentium4/guides.
• [5] Intel Corporation: Platform 2015: Intel processor and platform evolution for the next decade. Intel White Paper, Mar. 2005, pp. 1-12.
• [6] Musunuri S. et al.: Design Issues for Monolithic DC-DC Converters. IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 20, no 3, May 2005, pp. 639-649.
• [7] Matsuo H. et al.: Characteristics of the Multiple-Input DC-DC Converter. IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 51, no 3, June 2004, pp. 625-631.
• [8] Tse C. K., Di Bernardo M.: Complex Behavior in Switching Power Converters. Proc. IEEE, vol. 90, no 5, May 2002, pp. 768-781.
• [9] Barański M.: Symulacja układów impulsowego przetwarzania mocy. Praca dyplomowa magisterska, Katedra Systemów Elektronicznych, Politechnika Koszalińska, 2007.
• [10] Chua L. O., Pen-Min Lin.: Komputerowa analiza układów elektronicznych. WNT, Warszawa 1981.
• [11] Vlach J., Singhai K.: Computer Methods for Circuit Analysis and Design. Van Nostrad Reinhold, New York, 1983.
• [12] Janke W., Blakiewicz G.: Semi-analytical recursive algorithms for convolution calculations. IEE Proc. Circuits Devices Systems, vol. 142, Apr. 1995, pp. 125-130.
• [13] Blakiewicz G., Janke W.: Recursive convolution algorithms for time-domain simulation of electronic circuits. Computational Methods in Science and Technology, vol. 7, 2001, no 2, pp. 91-109.
• [14] Pietrenko W., Janke W., Kazimierczuk M. K.: Application of Semi-analytical Recursive Convolution Algorithms for Large-Signal Time-Domain Simulation of Switch-Mode Power Converters. IEEE Trans. on Circuits and Systems I, vol. 489, Oct. 2001, pp. 1246-1252.
• [15] Janke W., Pietrenko W., Blakiewicz G.: Zastosowanie rekurencyjnych algorytmów splotowych do symulacji układów impulsowego przetwarzania mocy. Elektronika, nr 6, 2002, ss. 17-21.
• [16] Łuczak R.: Zastosowanie rekurencyjnych półanalitycznych algorytmów splotowych w symulacjach obwodów elektronicznych. Rozprawa doktorska, Wydział Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2006.
• [17] Oliva A. R. et al.: Digital Control of a Voltage-Mode Synchronous Buck Converter. IEEE Trans. on Power Electron, vol. 21, no 1, Jan. 2006 pp. 157-163.
• [18] Martin T. W. and Ang S. S.: Digital control of switching converters. Proc. Int. Symp. Ind. Electron., vol. 2, 1995, pp. 480-484.
• [19] Xiao J. et al.: A 4-µa quiescent-current dual-mode digitally controlled buck converter IC for cellular phone applications. IEEE J. Solid-State Circ. vol 39, no 12, Dec. 2004, pp. 2342-2348.
• [20] Qiu Y., et al.: Multifrequency Small-Signal Model for Buck and Multiphase Buck Converters. IEEE Trans. on Power Electron. Vol. 21, no 5, Sep. 2006, pp. 1185-1191.
• [21] Yao K., et al.: Design considerations for VRM transient response based on the output impedance. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18, no 6, Nov. 2003, pp. 1270-1277.
• [22] Ridley R. B.: A new, continuous-time model for current-mode control. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 6, no 2, Apr. 1991, pp. 271-280.
• [23] Chen J., et al.: Predictive digital current programmed control. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18, no 1, Jan. 2003, pp. 411-419.
• [24] Chattopadhyay S., Das S.: A Digital Current-Mode Control Technique for DC-DC Converters. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 21, no 6, Nov. 2006, pp. 1718-1726.
• [25] Prodic A., et al.: Design and implementation of a digital PWM controller for a high-frequency switching dc-dc power converter. In Proc. IEEE IECON'01 Conf. 2001, pp. 893-898.
• [26] Peterchev A. V., et al.: Architecture and IC implementation of a digital VRM controller. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18., no 1, pt. 2, Jan. 2003, pp. 356-364.
• [27] Patella B. J., et al.: High-frequency digital PWM controller IC for dc-dc converter. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18, no 1, pt. 2, Jan. 2003, pp. 438-446
• [28] Peterchev A. V., et al.: Quantization Resolution and Limit Cycling in Digitally Controlled PWM Converters. IEEE Trans. on Power Electron., vol. 18, no 1, Jan. 2003, pp. 301-308.
• [29] Lio Yan-Fei and Sen P. C..: Digital Control of Switching Power Converters. Proc. IEEE Conf. on Control Applications, Toronto, Canada, Aug. 2005 pp. 635-640.
• [30] Van de Sype et al.: Small-Signal z-Domain Analysis of Digitally Controlled Converters. IEEE Trans. on Power Electron, vol. 21, no 2, Mar. 2006, pp. 470-478.
• [31] Peterchev A. V. and Sanders S. R.: Load-Line Regulation With Estimated Load-Current Feedforward: Application to Microprocessor Voltage Regulators. IEEE Trans. on Power Electr. vol. 21, no 6, Nov. 2006, pp. 1704-1716.
• [32] Blakiewicz G.: Zastosowanie algorytmów splotowych w syntezie cyfrowych sterowników przetwornic impulsowych. V Krajowa Konferencja Elektroniki, Darłówko 2006, pp. 421-426.