1. 研究目的与意义

目前在便携式的电子设备中，主要有三种电源管理方式，即低压差线性稳压器、开关型电源、以及电荷泵。

其中例如线性稳压器是利用工作在线性区的晶体管调节输出电压以使其保持稳定，线性稳压器具有成本低，输出电压稳定，输出纹波小，噪声小等优点，但是其只能进行降压转换，并且转换效率并不太高，只适用于输入输出电压压差不大的应用[1]。

而开关电源主要以dc-dc变换器和ac-dc变换器为主，其体积小，转换效率高，转换效率能够达到70%~90%，比线性稳压器提高了将近一倍，广泛应用于手机、笔记本电脑、pad、数码相机等便携式设备中[2]。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的关键在于数字控制器即fpga部分的设计，其主要牵涉到verilog hdl代码的编写，并且需要将代码编写与实际硬件电路分析相结合，考核的就是fpga的应用能力；其次，对于硬件电路的设计，也就是ac-dc变换器主拓扑的设计，虽然只是为了本课题而搭建的平台而已，但也必须达到一定的质量要求，否则对于之后的数字控制器设计会带来不小的麻烦。

主要难点集中在以下三个部分。

第一，由于在实际应用中，整个系统包含了各种寄生参数，主要的有变压器的漏感以及mos管的漏源寄生电容。

3. 国内外研究现状（文献综述）

在前期的实验中，已经初步搭建了ac-dc的测试平台，测试图如下： 图一 ac-dc主拓扑测试图（1）rcd箝位电路设计根据fairchild公司的application note an-4147 design guidelines for rcd snubber of flyback converters，可以获知rcd箝位电路设计的具体步骤。

如图所示为加入rcd箝位电路之后的初级侧电路图。

图二 rcd钳位电路示意图当mosfet 关断且vds电压达到vin nvo时，dsn开启，原边电流开始向csn充电。

4. 研究方案

（1）设计流程：1.硬件：搭建测试平台，包括：flyback主拓扑，mos管驱动电路，dac与adc电路2.软件：对恒压控制器进行模块划分，重点为pss模块，数字补偿器模块，dpwm模块；依次对各个模块进行编程；利用fpga对设计进行验证；（2）控制器整体示意图：控制器采用dpwm与dpfm两种模式相互切换来实现高效率。

恒压过程以及模式的切换过程如下图所示： 图五 总体框架示意图dpwm与dpfm切换的凭据：pss是上文所述的高精度采样模块，输出的vfb为正确采样后的反馈信号，反馈信号输入数字补偿器与参考电压（数字量）进行比较并计算后，输出结果com后再由占空比模块和dpwm产生出控制mosfet的信号signal_cv。

需要注意的是，如果反馈电压vfb小于参考电压vref_d，那么com将会变大，而更大的com则意味着更大的占空比，更大的占空比则意味着更大的电流。

5. 工作计划

1、搭建ac-dc主拓扑，在给定指定占空比信号的时候，保证输出波形以及采样波形与仿真波形接近，并且在手动调节占空比或是频率的时候，能够保证输出电压的变化。

2、进行pss高精度反馈模块的设计。

目的是保证反馈电压的精准性，要求达到在示波器上能够将反馈电压值稳定在膝点电压附近。