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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電機工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57600
標題: 交流負載對電流模式定導通時間之降壓型穩壓器之輸出電壓漣波分析
Analysis of AC Loading Effects on the Output Voltage Ripple of a Current-Mode Constant On-Time Buck Regulator
作者: Ming-Chuan Yen
顏銘川
指導教授: 陳德玉
關鍵字: 電壓調節器,適應性電壓定位,固定導通時間控制,電流模式,輸出電壓漣波,時域方法,調變頻譜理論,
Voltage Regulator (VR),Adaptive Voltage Position (AVP),Constant on-time control,Current mode control,Output voltage ripple,Time domain approach,Modulation spectrum theory,
出版年 : 2014
學位: 碩士
摘要: 近年來,在用來驅動電腦中央處理器的直流電源轉換器上,有兩種技術的發
展趨勢。其中一種趨勢在於同時推升重載與輕載時的轉換效率。另一個趨勢是使
用交錯式多通道轉換器去達成低電壓大電流的目標。因為這個原因,近年來電流
模式固定導通時間的控制架構已廣泛的被業界所接受。
對中央處理器的電源轉換器應用而言,平均輸出電壓通常需要去提供適應性
電壓的功能。即使在中央處理器的負載電流一直隨時間的變化下,電壓漣波的大
小仍必須要保持在一個在30 毫伏特這個非常嚴謹的範圍內。為了模擬一個頻率變
化會從數千到百萬赫茲的中央處理器的電流,直流轉換器上通常會外加一個具有
大幅度變化的方波負載電流,用來測試輸出電壓漣波的變化。本篇論文的焦點就
是在探討交流性負載效應的電壓漣波的變化。
在本篇論文中,根據工作週期調變頻譜理論的質性分析先被提出,用來瞭解
此問題的全盤複雜性。接著,再藉由使用時域方法的量化分析來探討轉換器輸出
電壓漣波對於轉換器負載電流的變化。這個量化分析方法可用來估測在重複週期
的大幅度階梯負載變動以及不同的抽載頻率下,所造成的輸出電壓漣波之最差情
況。結果也與實驗結果相互驗證。另外,對實際轉換器的各元件的靈敏度分析也
在此提供,用來給一個各個參數的靈敏度變化對於整體漣波大小的想法。雖然分
析得到的結果複雜度很高,但對於設計者而言仍然相當實用。
In recent years, there have been two technical trends for the DC converters for
powering computer central process units (CPUs). One of the trends is to push up
conversion efficiency not only for the heavy-load condition but also for the light- load
condition. The other trend is to interleave multi-channel converter to achieve high load
current at low voltage output. For the reasons, current-mode (C.M) constant on-time
(COT) control scheme has been widely adopted by industry in recent year.
For CPU power converter applications, the average output voltage is usually
required to provide adaptive voltage position (AVP) feature. The ripple voltage
magnitude must also be keep within tight range, usually in the range of 30 mV, when the
CPU load current is changing with time. To emulate the CPU current, a large
square-wave load current ranging from several kilohertz to megahertz is usually
imposed on the DC converter and tests the output voltage ripple voltage. The focus of
the thesis is to investigate the AC loading effects on output ripple voltage.
In this thesis, a qualitative analysis of the issue is first given using duty-cycle
VI
modulation spectrum theory. This analysis provides insight into the complexity of the
issue. Then a quantitative analysis based on a time-domain approach is used to derive
converter output voltage ripple in terms of the converter load current excitation. A
solution is established for estimating the worst-case output ripple voltage due to
repetitive large-step AC load current excitation of wide-range frequencies. The results
are verified experimentally. A parametric sensitivity analysis for a practical converter is
also provided to give an idea about the sensitivity of each parameter variation on the
overall ripple magnitude. The analytical results obtained, although complicated, are
useful to the designers.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57600
全文授權: 有償授權
顯示於系所單位:電機工程學系

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