PDF《两相电压调整模块的无源控制》

第14 卷第12 期2010 年12 月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

14 No.

12 Dec.

2010 两相电压调整模块的无源控制 杨玉岗, 付财, 廖相德 ( 辽宁工程技术大学 电气与控制工程学院, 辽宁 葫芦岛 125105) 摘要: 针对多相交错并联型电压调整模块稳态时各相电流纹波大、 动态响应难以满足最新 VRM 标准要求的问题, 以两相 Buck 型VRM 为例, 依据切换线性系统理论和无源控制, 采用了凸组合方 法, 建立了两相 VRM 的切换仿射线性系统模型, 并推导出其无源控制策略.仿真结果表明, 应用 无源控制方法的两相 VRM 的闭环系统, 稳态工作点上两相电流保持均流, 各相的电流纹波小, 保 证了系统的大范围稳定, 与传统 PI 控制方法相比能够明显改善负载变化所引起的动态过程, 提高 了系统的动态品质. 关键词: 电压调整模块;

切换系统;

无源控制;

阶跃响应 中图分类号: TM

461 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2010) 12- 0082-

04 Passivity- based control in two- phase interleaving VRM YANG Yu- gang, FU Cai, LIAO Xiang- de ( College of Electrical and Control Engineering,Liaoning Technical University,Huludao 125105,China) Abstract: Considering the fact that the current ripple in steady state and the dynamic response of multi- phase interleaving parallel VRM still could not meet the latest standard of VRM,example for two- phase buck VRM was given in this article. Based on switching linear system theory and passive control theory, u- sing the convex combination method,a two- phase VRM switching affine linear system model was estab- lished, and their passivity- based control strategy were derived. Simulation results show that passivity- based controlled VRM system whose two- phase current keeps flow equalization and ripple current of each phase decreases, then ensure the stability of large- scale in system. While compared with the traditional Pi control methods,it can significantly improve the load dynamic response and improve the system dynamic quality. Key words: voltage regulator module;

switched system;

passivity- based control;

state variable response 收稿日期:

2009 -

08 -

16 基金项目: 辽宁省高校创新团队支持计划( 2008T077) 作者简介: 杨玉岗( 1967―) , 男, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为电力电子技术及磁集成技术;

付财( 1985―) , 男, 硕士研究生, 研究方向为电压调整模块系统非线性控制技术;

廖相德( 1983―) , 男, 硕士研究生, 研究方向为电压调整模块系统非线性控制技术.

0 引言现今 微处理器的工作时钟频率已经达到3.

8 GHz, 出现了双核、

4 核处理器, 并且性能的提升 不会停止, 将实现更多功能.随着微处理器的工作 速度和运算能力的提高, 对其供电电源的电压调节 模块( voltage regulator module, VRM) 的要求越来越 苛刻, 根据 Intel VRD11.

1 标准要求 [1 ] 需满足: ① 输 出电压范围要求在 0.

5 ~ 1.

6 V 之间, 纹波电压小于

10 mV;

② 最大输出负载电流增至

180 A;

③ 由于 CPU 处理速度不断加快, 对VRM 瞬态响应性能提 出了极为严格的要求. 目前 VRM 采用较多的是 12V 输入电压, 采用 多相交错并联同步整流非隔离降压式电压调节模 块[2 -

3 ] .然而由于电路输出电压要求不断降低, 对于Buck 变换器, 其占空比小于 0. 1, 给电路的工作 和性能带来许多问题, 该拓扑的变换器仍然存在各 相纹波电流依然较大、 均流特性不佳以及瞬态响应 难以满足要求等缺点. 近来, 有研究者从切换线性系统理论及无源系 统理论角度提出了 DC /DC 变换器建模和调节问题 的新方法 [4 -