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matlab 采样开关,数字电源控制器应该怎样去设计？

环路建模工具

■环路建模工具就是matlab，通常的做法是建立M文件，然后在M文件中 输入各个模块的传递函数，利用matlab进行相乘(串联)，连续转离 散，离散转离散等操作，得到高级环路模型。

高级环路模型是指将环路简化为几个基本模块后的结构，这些结构能被 matlab工具箱sisotool所支持。

下图为sisotool支持的所有结构：

DSP设计工具

■DSP参数确定可以使用matlab自带的sisotool工具，这个工具能够根据 要求得到传递函数。得到传递函数后，再将传递函数化为PID和LPF系 数。

■因为我们采用的是平台化的控制方法，因此可以将传递函数通过特定 的公式转成PID和LPF系数。

电压控制环路

■画出整个环路的模块，如下图：

其中K表示输出电压反馈时的缩放系数。

PWM和Convertor的本质可以理解为一个DA，或者将PWM视为DA，将 convertor视为输入模拟量(0-100%)，输出模拟电压的一个装置。

电压控制环路离散模型

■为了使用sisotool，将电压控制环路画成如下的形式。

环路设计的工作就是使用Sisotool在已知G和H的情况下求C

采样频率和固有延

■要将模拟模块处理成离散模块，首先要确定的就是采样频率，在这个 环路里面，唯一能作为标准采样频率的就是开关管的切换频率fs。

PWM的周期也为Ts。

固定采样频率后，所有的延迟都只能是Ts的整数倍。

■此系统为LTI系统，可以将所有的延迟集中到一起，此时如果延迟不是 一个整Ts，必须人为加上延迟，凑够Ts的整数倍。

将延迟分离后，所有的模型都视为和其传递函数表达式是完全相同的：

DSP，输入数据，0延迟立即输出数据，输入X[k-1]，X[k]，立即得到Y[k]。

忽略ADC的量化误差后，ADC变成一个理想采样开关 ZOH，这个ZOH制造了1/2 倍转换时间的延迟。

★注意ADC的转换延迟并不是等于转换时间，而是等于1/2转换时间。

PWM和转换器的延迟

■PWM和转换器合力完成如下工作：

在周期的起始，PWM接收占空比信号D，输出持续一个周期的PWM波形， 在这个周期的结束点，输出电压反映了上一个周期的电压 当前周期占空比 的影响。

■由此可见，如果在周期的末尾采样输出电压的话，PWM和转换器合起 来有1个周期的延迟。

有些资料上将PWM直接等效为一个ZOH，这样是存在问题的，因为ZOH只 有半个周期的延迟，这样处理的前提是要求ADC在Ts/2的位置采样，并假 设Ts/2处采样的值等于周期平均值。

这个问题的根源是没有考虑开关电源的特殊性，而是将开关电源的等效模型当成 真实模型来用了，认为PWM 转换器是一个输入模拟量d，输出稳定电压V的装置。

环路延迟

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