具有电流裕度认证的预算型扩频PWM技术，用于限流双向升降压转换器

《IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics》：Budgeted Spread-Spectrum PWM With Current-Margin Certification for Current-Limited Bidirectional Buck–Boost Converters

　　

摘要：

本文提出了一种用于限流双向升降压转换器的预算化边际认证扩频PWM控制策略（BMC-SSPWM）。该策略并非将扩频比例视为固定的调制深度，而是将其视为受平均扩频预算和瞬时电流边际允许区间约束的在线资源。这一允许区间是根据开关周期延长所导致的电感电流最大波动值来确定的，因此扩频上限与剩余电流边际相关，而非基于经验风险限制。该策略通过边际价值机制为剩余脉冲、混合过渡时段以及跟踪误差带来的压力分配扩频量，同时通过双重预算机制来调控长期使用情况。在针对恒定、伪随机、三角形、混合模式、需求安全及规则安全等基线的10种预算边界研究中，BMC-SSPWM在0.077的开关效率指标下即可实现90%的关键窗口全扩频恢复率，而规则安全和需求安全基线分别需要0.152和0.159的指标。该策略在所有报告的预算条件下均能保持零认证超额扩频，而取消边际限制的测试则显示出安全性的不可行性。在统一的四开关双向升降压模型上进行的基于实测数据的PSIM开关级验证表明，在所有12种降压/单位比/升压模式下的预算点上，均存在正的主导高通开关频谱峰值边际，其数值在ρˉ=0.08–0.20的范围内，且相对于最强的同类预算基线，其平均边际值为1.66 dB，同时在电流边界应力测试中也没有出现任何认证超额扩频现象。原型验证采用了直流探针软边界暴露指标以及匹配的纹波/频谱代理检测方法；该“认证”实际上指的是调度器允许的扩频程度以及边界暴露程度的降低，而非对每周期峰值电流的限制。