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大多数便携式电子产品的电源管理系统采用DC/DC开关变换器的单片控制电路,如智能手机、平板电脑和超轻笔记本等。这些电子设备通常用于娱乐、通信和导航等,逐渐融入人们的生活中。随着这些电子设备在生活中使用普及化,人们对产品本身更大的计算能力和更快的数据处理速度有着更高的需求。为了满足这些需求,这些电子产品的主控处理器从单核发展到多核,这就意味着它们的电源管理系统需要低电压的操作和高负荷的电流,使得传统意义上的DC/DC开关变换器面临着革新。除了在传统模拟控制电路上的改进,数字化的DC/DC开关变换器以其占用体积小、使用成本低、更容易实现复杂控制算法等优点逐渐受到关注,基于单片机、DSP、FPGA控制的开关变换器也成为了主流的研究对象。本文将结合数字开关电源的优点,重点研究基于FPGA控制实现的DC/DC开关变换器,在实现数字电源各模块的同时引入一种适用于数字化的控制算法,有效提高开关变换器的性能。主要内容如下:首先介绍数字DC/DC开关变换器的工作原理,对数字实现所涉及的模块进行分析,得到适用的数字模块;然后提出可用于数字实现的控制算法,对数字化电路模型中存在的系统延时进行分析,并通过MATLAB/Simulink进行模型仿真,验证控制算法的准确性;再对DC/DC开关变换器的几个重要组成部分采用FPGA的方式进行数字实现,包括模数变换器(Analog Digital Converter,ADC)、数字补偿网络(Digital Proportion Integral Derivative,DPID)、数字脉冲宽度调制(Digital Pulse Width Modulation,DPWM)等三个部分的数字实现。最后通过系统仿真及硬件电路的实现验证其设计可靠性。