Tesis doctoral de Angel Borrell Sanz
Actualmente, el convertidor buck síncrono multifase es universalmente utilizado para la alimentación de cargas dinámicas de baja tensión y elevada corriente como cpus y otros circuitos integrados digitales. Este convertidor exige de técnicas de control con alta respuesta dinámica para hacer frente a los grandes y rápidos transitorios de carga. A este respecto, los reguladores de histéresis representan una excelente opción debido a su reacción inmediata, ciclo de trabajo ilimitado y excepcional capacidad para manejar régimen de gran señal. las principales aportaciones en el campo de los controladores de histéresis multifase son distribución de corriente entre las fases y funcionamiento entrelazado. Sin embargo, el autor no tiene conocimiento de estudios que describan un esquema de control que integre las principales funciones de control para la alimentación de tales exigentes cargas: regulación de tensión de salida con posicionamiento adaptativo, distribución de corriente y funcionamiento entrelazado. Tampoco existe una metodología de diseño basada en la impedancia de salida de lazo cerrado. Este diseño optimiza la respuesta transitoria de la tensión de salida y, de este modo, se puede aprovechar toda la ventana de tolerancia del procesador. Por lo tanto, este trabajo de investigación presenta un novedoso controlador de histéresis para convertidor síncrono multifase destinado a alimentar cargas dinámicas de baja tensión y alta corriente, junto con una metodología de diseño basada en el análisis de la impedancia de salida de lazo cerrado. el controlador de histéresis de una sola fase es el punto de partida de este trabajo de investigación. Varios autores han tratado ampliamente el controlador de histéresis de una sola fase. En este sentido, en primer lugar se lleva a cabo una revisión de un esquema de control de bajo coste de una sola fase. La característica principal de este controlador es la ausencia de circuitos de sensado y procesado de corriente para lograr la regulación de tensión adaptativa. El estudio de la influencia de las variaciones del inductor, condensador de salida y los parámetros de control sobre la impedancia de salida, permite establecer una correspondencia entre cada uno de los parámetros de control y los componentes del filtro de salida. La revisión termina implementando un sistema de sincronización para lograr frecuencia fija de conmutación en estado estacionario que mantiene la reacción instantánea y la respuesta transitoria óptima de la tensión de salida. llegado a este punto, se presenta un controlador de histéresis de bajo coste para convertidores buck síncrono multifase. Se proponen dos alternativas de diseño para el controlador. La primera utiliza un equivalente de convertidor de una sola fase para diseñar los parámetros de control. Esta aproximación es válida siempre y cuando las desviaciones entre las fases del convertidor están dentro de los límites habituales (+ / – 15%). La segunda hace lo propio teniendo en cuenta el modelo exacto del convertidor, logrando impedancia de salida resistiva independientemente de las diferencias que existan entre las fases. se presentan los resultados de simulación y experimentales con el fin de validar las características del esquema de control propuesto. Desde un punto de vista práctico, la ausencia de circuitos de sensado y procesado de corriente en el controlador permiten una implementación sencilla y de bajo coste para las funciones de regulación de tensión con posicionamiento adaptativo y reparto de corriente con un buen rendimiento. La inyección de una señal de sincronización externa demuestra ser una alternativa simple a fin de obtener frecuencia fija de conmutación y funcionamiento entrelazado de las fases. Finalmente, el controlador propuesto alcanza características similares a los controladores destinados a la alimentación de cargas de baja tensión y alta dinámica con la ventaja adicional de la simplicidad y el bajo coste de implementación.
Datos académicos de la tesis doctoral «Controlador de histéresis de bajo coste para convertidor buck síncrono multifase«
- Título de la tesis: Controlador de histéresis de bajo coste para convertidor buck síncrono multifase
- Autor: Angel Borrell Sanz
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 12/07/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Miguel Castilla Fernandez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: gabriel Garcerá sanfeliu
- Emilio José Bueno peña (vocal)
- (vocal)
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