Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vasconselos, Renan Borges de
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/0013000012mhk
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16833
Resumo: This work presents a hybrid digital control method for a point-of-load synchronous buck converter implemented in a digital signal processor, seeking to achieve high efficiency in light loads and good transitory responses. To present the control system proposal, a study of the modulation on buck converter is presented analyzing the impact on losses. The control methods are also presented, analyzing behavior and particularities of digital implementation with design methodology. In the proposal two different controllers are used, seeking out to join good characteristics while eliminating drawbacks under different load conditions. For light loads, a constant on-time pulse frequency modulation controller is used, in order to reduce power losses. For high loads, a linear pulse width modulation PID controller is applied due to its better stability, with improved transitory response achieved by multisampling. The study was carried out for a step-down power converter from 3.3V to 1.2V with a maximum load current of 5A. The feasibility of the proposed control method is shown with simulation and experimental results. An efficiency close to 90% was obtained for high loads with a reduction to 80% on the minimum load, the transient time results for load step remained between 100us and 150us.
id UFSM_e39ff1e59259396f1e930374345edef5
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/16833
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncronoHybrid digital controller with multisampled PID and V2 COT for a synchronous buck converterBuck síncronoMulti-amostradoControle digitalTempo de condução constanteConstant on-timeMultisampledDigital controlSynchronous buckCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents a hybrid digital control method for a point-of-load synchronous buck converter implemented in a digital signal processor, seeking to achieve high efficiency in light loads and good transitory responses. To present the control system proposal, a study of the modulation on buck converter is presented analyzing the impact on losses. The control methods are also presented, analyzing behavior and particularities of digital implementation with design methodology. In the proposal two different controllers are used, seeking out to join good characteristics while eliminating drawbacks under different load conditions. For light loads, a constant on-time pulse frequency modulation controller is used, in order to reduce power losses. For high loads, a linear pulse width modulation PID controller is applied due to its better stability, with improved transitory response achieved by multisampling. The study was carried out for a step-down power converter from 3.3V to 1.2V with a maximum load current of 5A. The feasibility of the proposed control method is shown with simulation and experimental results. An efficiency close to 90% was obtained for high loads with a reduction to 80% on the minimum load, the transient time results for load step remained between 100us and 150us.Este trabalho apresenta uma técnica de controle digital híbrido para um conversor ponto de carga abaixador (buck) síncrono implementado de forma digital em um processador digital de sinais, com objetivo de apresentar alta eficiência em cargas reduzidas e respostas transitórias rápidas para variações de carga. Inicialmente, um estudo de possíveis modulações e modos de operação e seu impacto na eficiência do conversor é realizado. Também são discutidos métodos de controle, apresentando comportamento, particularidades da implementação digital, além da metodologia de projeto. Na proposta dois controladores são utilizados em diferentes condições de carga, buscando unir as melhores características e eliminar alguns problemas encontrados em cada técnica quando empregada individualmente. Para cargas reduzidas e modo de condução descontínua, um controlador V2 COT é utilizado produzindo uma modulação em frequência resultando em ganhos de eficiência. Para cargas elevadas, um controle PID com modulação por largura de pulso é utilizado, devido a melhor estabilidade em modo de condução contínua, para acelerar a resposta transitória é aplicada uma técnica multi-amostrada de controle. O projeto foi realizado para um conversor abaixador alimentado em 3,3V e com carga regulada de 1,2V com uma demanda de corrente máxima de 5A. A viabilidade do controle proposto é verificada a partir de simulações e resultados experimentais. Demonstrou-se experimentalmente que a eficiência se manteve próxima a 90% em cargas mais elevadas com um valor mínimo acima de 80% na carga mínima enquanto o tempo de resposta para degraus de carga ficou entre 100μs e 150μs.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMartins, Mário Lúcio da Silvahttp://lattes.cnpq.br/2730012969211616Vargas, Diogo Ribeirohttp://lattes.cnpq.br/5260249217149507Denardin, Gustavo Weberhttp://lattes.cnpq.br/4251219281955392Vasconselos, Renan Borges de2019-06-10T13:33:52Z2019-06-10T13:33:52Z2018-02-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/16833ark:/26339/0013000012mhkporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-05-18T12:22:50Zoai:repositorio.ufsm.br:1/16833Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-05-18T12:22:50Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
Hybrid digital controller with multisampled PID and V2 COT for a synchronous buck converter
title Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
spellingShingle Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
Vasconselos, Renan Borges de
Buck síncrono
Multi-amostrado
Controle digital
Tempo de condução constante
Constant on-time
Multisampled
Digital control
Synchronous buck
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
title_full Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
title_fullStr Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
title_full_unstemmed Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
title_sort Controlador digital multi-amostras PID e V2 COT híbrido para regulador buck síncrono
author Vasconselos, Renan Borges de
author_facet Vasconselos, Renan Borges de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Martins, Mário Lúcio da Silva
http://lattes.cnpq.br/2730012969211616
Vargas, Diogo Ribeiro
http://lattes.cnpq.br/5260249217149507
Denardin, Gustavo Weber
http://lattes.cnpq.br/4251219281955392
dc.contributor.author.fl_str_mv Vasconselos, Renan Borges de
dc.subject.por.fl_str_mv Buck síncrono
Multi-amostrado
Controle digital
Tempo de condução constante
Constant on-time
Multisampled
Digital control
Synchronous buck
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Buck síncrono
Multi-amostrado
Controle digital
Tempo de condução constante
Constant on-time
Multisampled
Digital control
Synchronous buck
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This work presents a hybrid digital control method for a point-of-load synchronous buck converter implemented in a digital signal processor, seeking to achieve high efficiency in light loads and good transitory responses. To present the control system proposal, a study of the modulation on buck converter is presented analyzing the impact on losses. The control methods are also presented, analyzing behavior and particularities of digital implementation with design methodology. In the proposal two different controllers are used, seeking out to join good characteristics while eliminating drawbacks under different load conditions. For light loads, a constant on-time pulse frequency modulation controller is used, in order to reduce power losses. For high loads, a linear pulse width modulation PID controller is applied due to its better stability, with improved transitory response achieved by multisampling. The study was carried out for a step-down power converter from 3.3V to 1.2V with a maximum load current of 5A. The feasibility of the proposed control method is shown with simulation and experimental results. An efficiency close to 90% was obtained for high loads with a reduction to 80% on the minimum load, the transient time results for load step remained between 100us and 150us.
publishDate 2018
dc.date.none.fl_str_mv 2018-02-23
2019-06-10T13:33:52Z
2019-06-10T13:33:52Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16833
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/26339/0013000012mhk
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16833
identifier_str_mv ark:/26339/0013000012mhk
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1815172437418967040