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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:莊尚憲
研究生(外文):SHANG-HSIEN CHUANG
論文名稱:數位控制之非線性電壓轉換比降壓型直流-直流轉換器
論文名稱(外文):Digital-Controlled Step-Down DC-DC Converter with Non-Linear Voltage Transfer Ratio
指導教授:羅有綱邱煌仁
指導教授(外文):Yu-Kang LoHuang-Jen Chiu
口試委員:羅有綱邱煌仁
口試委員(外文):Yu-Kang LoHuang-Jen Chiu
口試日期:2014-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:非線性電壓轉換比降壓型直流-直流轉換器數位控制
外文關鍵詞:non-linear voltage transfer ratiostep-down DC-DC converterdigital-controlled
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本論文旨在設計與實現一組非隔離型且具有非線性電壓轉換比之降壓型直流-直流轉換器。在高降壓比需求且沒有變壓器隔離的條件下,一般降壓型直流-直流轉換器需要相當小的責任週期,而非線性電壓轉換比直流-直流轉換器能比一般直流-直流轉換器有更大的責任週期,提高開關利用率以及轉換效率。本論文以德州儀器公司之TMS320F28035晶片為主要核心數位控制,利用電壓、電流迴路來實現定電流/定電壓充電控制,並應用在充電系統之中。
本文先分析架構之動作原理以及小信號推導,接著介紹本論文架構之數位控制系統。之後,再說明本論文電路功率元件、數位控制參數與補償的設計。最後,實作一台規格為輸入電壓400 V、輸出電壓48 V、最大輸出功率600 W、應用於充電系統中之非線性電壓轉換比之降壓型直流-直流轉換器。
This thesis aims to design and achieve a non-isolated step-down DC-DC converter with non-linear voltage transfer ratio by digital-controlled. In the condition of high step-down conversion ratio and transformerless, classical buck converter needs very small duty. However, step-down DC-DC converter with non-linear conversion has larger duty than classical buck converter. It will raise the switch’s utilization and conversion efficiency. This thesis uses TMS320F28035 DSP chip for digital-controlled which is made by TI Inc. By using current loop and voltage loop, the thesis’s structure achieves the CC/CV multi charging scheme and to be applied in charge system.
Initially, it analyzes the operating principle and derives the small signal in this thesis. Next, it introduces the digital-controlled system of this thesis’s structure. Then, it explains the design of the circuit element, parameter of digital-control and compensator. After all, it achieves a non-linear conversion DC-DC converter to be applied in charge system with 400 V input voltages, 48 V maximum output voltage and 600 W maximum output power.
摘 要 i
Abstract ii
誌 謝 iii
目 錄 v
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2 論文內容大綱 2
第二章 非線性電壓轉換比降壓型直流-直流轉換器分析 4
2.1 轉換器動作分析 4
2.2 小信號分析 10
第三章 數位控制系統分析 21
3.1 數位控制系統介紹 21
3.2 軟體流程規劃 23
3.2.1 多階段充電法 23
3.2.2 整體系統流程圖 26
3.2.3 系統初始化流程圖 27
3.2.4 ADC中斷副程式流程圖 28
第四章 轉換器參數設計 31
4.1 電路規格制定 31
4.2 功率元件設計 32
4.2.1 電感設計 32
4.2.2 電容設計 34
4.2.3 功率開關設計 35
4.3 開關驅動與取樣電路設計 36
4.3.1 驅動電路設計 36
4.3.2 取樣電路設計 37
4.4 數位控制設計 41
4.4.1 數位暫存器設計 41
4.4.2 數位控制補償器設計 43
第五章 實驗結果說明 54
第六章 結論與未來展望 64
6.1 結論 64
6.2 未來展望 65
參考文獻 67
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