| 中文部分 | 第1-47页 |
| 摘要 | 第6-8页 |
| ABSTRACT | 第8-11页 |
| 目录 | 第11-13页 |
| 第一章 绪论 | 第13-21页 |
| ·研究背景:便携式电子产品中开关电源体积的小型化 | 第13-14页 |
| ·开关电源的模拟控制技术 | 第14-15页 |
| ·开关电源的数字控制技术 | 第15-17页 |
| ·本文的研究目标 | 第17-18页 |
| ·本文主要研究内容及贡献 | 第18-21页 |
| 第二章 数字控制技术在高频小功率集成DC/DC SMPS中的应用 | 第21-25页 |
| ·数字化控制SMPS实现的主要难点 | 第21-22页 |
| ·数字控制器中的Window ADC | 第22-23页 |
| ·数字控制器中的DPWM | 第23-24页 |
| ·数字控制器中的控制算法 | 第24-25页 |
| 第三章 高分辨率混合DPWM研究及其实现 | 第25-29页 |
| ·新型Hybrid Dither DPWM的设计 | 第25-26页 |
| ·新型Hybrid Δ-Σ DPWM的设计 | 第26-29页 |
| 第四章 三模式数字控制器研究及其实现 | 第29-33页 |
| ·数字控制系统的灵敏度函数 | 第29页 |
| ·RST控制器的设计 | 第29-31页 |
| ·三模式数字控制器设计 | 第31-33页 |
| 第五章 数字滑模控制器的研究及其实现 | 第33-35页 |
| ·滑模控制原理介绍 | 第33页 |
| ·基于DPWM的滑模控制策略研究 | 第33-34页 |
| ·基于DPWM滑模控制器设计 | 第34-35页 |
| 第六章 基于FPGA全数字化控制SMPS的实现 | 第35-39页 |
| ·FPGA及其VHDL语言介绍 | 第35页 |
| ·基于FPGA数字化控制SMPS开发实验平台 | 第35-36页 |
| ·实验结果及其分析 | 第36-39页 |
| 第七章 结论和展望 | 第39-42页 |
| ·本文主要贡献 | 第39-40页 |
| ·新型DPWM结构研究及其实现 | 第39-40页 |
| ·三模式控制器在高频小功率SMPS的应用 | 第40页 |
| ·基于DPWM的滑模控制策略及其应用 | 第40页 |
| ·展望 | 第40-42页 |
| ·级联Δ-Σ DPWM的稳定性分析 | 第40-41页 |
| ·DCM模式及其他类型SMPS的应用 | 第41页 |
| ·数字控制器的ASIC实现 | 第41-42页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第42-44页 |
| 攻读博士学位期间承担的课题 | 第44-45页 |
| 致谢 | 第45-47页 |
| 英文部分 | 第47-213页 |
| Abstract | 第49-54页 |
| CHAPTER 1 INTRODUCTION | 第54-63页 |
| ·RESEARCH INTEREST: SIZE MINIATURIZATION FOR SMPS IN PORTABLE DEVICES | 第54-55页 |
| ·MOTIVATION: WHY DIGITAL CONTROL IN DC-DC SMPS? | 第55-60页 |
| ·Analog Control in DC-DC SMPS | 第55-57页 |
| ·Digital Control in DC-DC SMPS | 第57-59页 |
| ·Research Objective | 第59-60页 |
| ·Dissertation Outline | 第60-63页 |
| CHAPTER 2 LITERATURE ABOUT DIGITAL CONTROL APPLICATION IN LOWPOWER HIGH FREQUENCY SMPS | 第63-88页 |
| ·ISSUES RELATED TO DIGITALLY-CONTROLLED SMPS | 第63-68页 |
| ·Resolution Requirement of the A/D Converter | 第64-65页 |
| ·Resolution Requirements of DPWM | 第65-68页 |
| ·REVIEW OF ADC DESIGN IN LOW-POWER SMPS | 第68-75页 |
| ·Flash ADC | 第69-70页 |
| ·Delay-Line ADC | 第70-72页 |
| ·Ring-Oscillator ADC | 第72-75页 |
| ·REVIEW OF DPWM DESIGN IN LOW-POWER SMPS | 第75-82页 |
| ·Fast Counter-Comparator DPWM | 第75-76页 |
| ·Delay-Line DPWM | 第76-77页 |
| ·Hybrid Delay-Line DPWM | 第77-78页 |
| ·Segment Delay-Line DP WM | 第78-79页 |
| ·Ring-Oscillator DP WM | 第79-80页 |
| ·Segment Ring-Oscillator DP WM | 第80-81页 |
| ·Comparison of DPWM | 第81-82页 |
| ·REVIEW OF DIGITAL CONTROL-LAW APPLICATIONS IN HIGH-FREQUENCY LOW-POWER SMPS | 第82-86页 |
| ·Classical PID Control | 第83-85页 |
| ·Multi-PID Control | 第85-86页 |
| ·SUMMARY | 第86-88页 |
| CHAPTER 3 HIGH-RESOLUTION DPWM DESIGN | 第88-111页 |
| ·DESIGN OF A 11-BIT HYBRID DITHER DPWM | 第89-101页 |
| ·Design of a 3-bit digital dither block | 第89-95页 |
| A.Principle of Digital Dither Approach | 第89-92页 |
| B.Determine the Bit Number of Dither | 第92-94页 |
| C.3-bit Digital Dither Block | 第94-95页 |
| ·Design of a 4-bit Segmented DCM Phase-Shift Block | 第95-97页 |
| ·Design of a 4-bit Fast Counter-Comparator Block | 第97-98页 |
| ·Operation of the Hybrid Dither DPWM | 第98-101页 |
| ·DESIGN OF A 11-BIT HYBRID MASH Δ-Σ DPWM | 第101-109页 |
| ·MASH Δ-Σ Modulator Design | 第101-107页 |
| A.Principle of Δ-Σ modulator | 第101-103页 |
| B.Δ-Σ Modulator Application in DPWM | 第103-105页 |
| C.Proposed MASH Second-Order DPWM | 第105-107页 |
| ·Operation of the Hybrid Δ-Σ DPWM Scheme | 第107-109页 |
| ·SUMMARY | 第109-111页 |
| CHAPTER 4 DESIGN OF A DIGITAL TRI-MODE CONTROLLER | 第111-131页 |
| ·SENSITIVITY FUNCTIONS FOR ROBUST CONTROL | 第112-114页 |
| ·Sensitivity Functions for SMPS | 第112-114页 |
| ·Robust Modulus and Delay Margins | 第114页 |
| ·DESIGN OF PID AND ROBUST RST CONTROLLERS | 第114-127页 |
| ·PID Control Design | 第115-117页 |
| ·Robust RST Control Design | 第117-123页 |
| ·Simulation Comparison | 第123-127页 |
| ·TRI-MODE CONTROLLER BASED ON RST AND PID | 第127-130页 |
| ·Design of a Tri-mode Controller | 第127-128页 |
| ·Operation of the Tri-mode Controller | 第128-130页 |
| ·SUMMARY | 第130-131页 |
| CHAPTER 5 DESIGN OF A DIGITAL SLIDING MODE CONTROLLER | 第131-154页 |
| ·REVIEW OF SLIDING MODE CONTROL | 第132-134页 |
| ·Sliding Mode Controller: An Ideal Controller in Theory | 第132页 |
| ·Theory of Sliding Mode Controller | 第132-134页 |
| ·SLIDING MODE CONTROL FOR DC-DC SMPS | 第134-139页 |
| ·Quasi-Sliding-Mode (QSM) Controller | 第134-135页 |
| ·Conventional HM-based SMC | 第135页 |
| ·The Requirement of Fixed-Frequency SMC | 第135-136页 |
| ·PWM-Based SMC | 第136-139页 |
| A.Equivalent Control | 第137-138页 |
| B.Averaged Duty Control | 第138-139页 |
| C.PWM-Based SMC Replace HM-Based SMC | 第139页 |
| ·DESIGN OF A DPWM-BASED SMC | 第139-153页 |
| ·System Modelling for Sliding-Mode Controller | 第140-142页 |
| ·Derivation of DPWM-Based SMC | 第142-143页 |
| ·Determination of SMC Parameters | 第143-144页 |
| ·Derivation of Existence Conditions | 第144-146页 |
| ·Stability for SMC | 第146页 |
| ·Matlab Simulation of SMC for a Buck Converter | 第146-153页 |
| ·SUMMARY | 第153-154页 |
| CHAPTER 6 EXPERIMENTAL VERIFICATION IN FPGA | 第154-175页 |
| ·BRIEF INTRODUCTION TO FPGA | 第154-157页 |
| ·VHDL And Design Flow | 第155-157页 |
| ·Xilinx Virtex-Ⅱ Pro FPGA Family | 第157页 |
| ·TEST PLATFORM DESCRIPTION | 第157-162页 |
| ·FPGA Board | 第158-161页 |
| ·Buck Converter And Dynamic Load Board | 第161-162页 |
| ·A/D Converter Board | 第162页 |
| ·EXPERIMENTAL RESULTS | 第162-173页 |
| ·Open-Loop Test for DPWM | 第164-166页 |
| ·Closed-loop Operation | 第166-173页 |
| A.PID and RST Controller Operation | 第167-170页 |
| B.Tri-Mode Controller Operation | 第170-172页 |
| C.SMC Operation | 第172-173页 |
| ·SUMMARY | 第173-175页 |
| CHAPTER 7 CONCLUSION AND PERSPECTIVE | 第175-181页 |
| ·CONTRIBUTIONS | 第175-179页 |
| ·Two Efficient DPWM Architectures Design | 第177页 |
| ·Tri-Mode Controller Implementation | 第177-178页 |
| ·Sliding-Mode Controller Implementation | 第178-179页 |
| ·FUTURE WORK | 第179-181页 |
| ·Stability Analysis of MASH Δ-Σ DPWM | 第179页 |
| ·Observer for Output Voltage Derivation | 第179页 |
| ·Application in DCM and Other Type SMPS | 第179-180页 |
| ·ASIC Implementation and A/D Converter Design | 第180-181页 |
| REFERENCE | 第181-189页 |
| CURRICULUM VITA | 第189-191页 |
| APPENDIX | 第191-213页 |
| APPENDIX A: MODULUS MARGIN AM AND DELAY MARGIN ΔT | 第191-193页 |
| APPENDIX B: SMALL SIGNAL AND STATE-SPACE AVERAGING | 第193-195页 |
| APPENDIX C: STATE-SPACE AVERAGING FOR BUCK CONVERTER | 第195-198页 |
| APPENDIX D: SCHEMATIC CIRCUIT OF BUCK CONVERTER | 第198页 |
| APPENDIX E: SCHEMATIC CIRCUIT OF A/D CONVERTER | 第198-199页 |
| APPENDIX F: TOP-LEVEL VHDL CODE FOR DIGITAL CONTROLLER | 第199-205页 |
| APPENDIX G: TEST OF PID AND RST AT SWITCHING FREQUENCY 1MHz | 第205-207页 |
| APPENDIX H: TEST OF PID AND RST AT SWITCHING FREQUENCY 2MHz | 第207-209页 |
| APPENDIX I: TEST OF TRI-MODE AT 1MHz AND SWITCHING FREQUENCY 2MHz | 第209-210页 |
| APPENDIX J: TEST OF SLIDING-MODE AT SWITCHING FREQUENCY 1MHz AND 2MHz | 第210-211页 |
| APPENDIX K: INFORMATION ABOUT IC DESIGN OF THE DIGITAL CONTROLLER | 第211-213页 |
