Analysis and design of an asynchronous pulse-width modulation technique for switch mode power supply

Inanlou Reza; Shoaei Omid; Tamaddon Mohsen; Rescati Michael; Baschirotto Andrea

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Analysis and design of an asynchronous pulse-width modulation technique for switch mode power supply

机译：开关模式电源异步脉冲宽度调制技术的分析与设计

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This paper presents a new mathematical approach to design an asynchronous pulse width modulation (APWM) for the switched mode power supply (SMPS). Unlike the conventional APWM that utilises a Hysteretic comparator based Asynchronous Pulse Width Modulation (HAPWM) to provide the self-oscillating property, the proposed APWM is based on a Binary comparator based Asynchronous Pulse Width Modulation (BAPWM) and a delay cell. This way, compared to the HAPWM, the mathematical analysis of the modulator is significantly simplified. This was achieved by replacing the describing function (DF) -based graphical method with a ?linearised mathematical model. The introduced mathematical approach is extended to study the behaviour of the higher order self-oscillating modulators in terms of the harmonic distortion. To confirm the effectiveness of the analytical derivations, the BAPWMs are employed in a classic DC-DC buck converter and the system-level simulation results are provided. It is concluded that there is an acceptable degree of similarity between the simulation results and the deployed analytical calculations for different orders of the modulators. Finally, to validate these analytical and simulation results and also to compare the BAPWM performance with its HAPWM counterpart, both modulators are implemented using off-the-shelf components and their measurement results are presented.

机译：本文介绍了为开关模式电源（SMPS）设计异步脉冲宽度调制（APWM）的新数学方法。与利用基于滞后比较器的异步脉冲宽度调制（HAPWM）提供自振荡性质的传统APWM不同，所提出的APWM基于基于二进制比较的异步脉冲宽度调制（BAPWM）和延迟单元。通过这种方式，与HAPWM相比，调制器的数学分析显着简化。这是通过用a线性的数学模型替换基于描述的函数（DF）的图形方法来实现的。延长了介绍的数学方法，以研究更高阶自振荡调制器的行为在谐波失真方面。为了确认分析衍生的有效性，BAPWMS在经典的DC-DC降压转换器中使用，并提供系统级仿真结果。结论是，模拟结果与调制器的不同订单之间的部署分析计算之间存在可接受的相似性。最后，为了验证这些分析和仿真结果，还可以使用其HAPWM对应物进行比较BAPWM性能，两种调制器都是使用架子组件来实现的，并呈现它们的测量结果。

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来源
《Power Electronics, IET》 |2020年第8期|1639-1648|共10页
作者
Inanlou Reza; Shoaei Omid; Tamaddon Mohsen; Rescati Michael; Baschirotto Andrea;
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作者单位

Univ Tehran Sch Elect Engn & Comp Sci Tehran Iran;

Univ Tehran Sch Elect Engn & Comp Sci Tehran Iran;

Tech & Vocat Univ Shamsipour Tech Coll Tehran Iran;

Univ Milano Bicocca Dept Phys Milan Italy|Univ Milano Bicocca Ist Nazl Fis Nucl Milan Italy;

Univ Milano Bicocca Dept Phys Milan Italy|Univ Milano Bicocca Ist Nazl Fis Nucl Milan Italy;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
switched mode power supplies; DC-DC power convertors; mathematical analysis; harmonic distortion; PWM power convertors; switching convertors; BAPWM performance; HAPWM counterpart; asynchronous pulse-width modulation technique; switch mode power supply; mathematical approach; switched-mode power supply; conventional APWM; hysteretic comparator; self-oscillating property; binary comparator; mathematical analysis; modulator; describing function-based graphical method; linearised mathematical model; higher-order self-oscillating modulators; classic DC-DC buck converter; system-level simulation results; analytical results;

机译：切换模式电源;DC-DC电源转换器;数学分析;谐波失真;PWM电源转换器;开关转换器;BAPWM性能;HAPWM对应物;异步脉冲宽度调制技术;开关模式电源;数学方法;交换模式电源;常规APWM;滞回比较器;自振荡财产;二元比较器;数学分析;调制器;描述基于功能的图形方法;线性的数学模型;高阶自振动调制器;经典DC-DC降压转换器;系统级仿真结果;分析结果;

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