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随着物联网的发展,人们对电子产品的便携性、续航能力的要求也越来越高。开关电源(Switch Mode Power Supply,SMPS)具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定等优点,在航空航天、通信、计算机、电子等各个领域得到了广泛的应用。开关电源的核心是开关转换器,其包括功率电路及控制电路,然而传统模拟开关电源控制电路稳定性能较差,容易受工艺、电压、温度的影响,因此基于数字控制的DC-DC转换器引起人们的广泛关注。本文研究了数字DC-DC的基本结构及其数字脉冲宽度调制(Digital pulse width modulation,DPWM)模块,并将几种不同的DPWM控制模块方案进行了分析和对比,并提出两种基于FPGA内部进位链单元结构的混合DPWM电路结构即:锁相环(Phase Locked Loop,PLL)和进位链的混合两级同步触发型DPWM电路,混合模式时钟管理器(Mixed Mode Clock Manager,MMCM)和进位链的双沿触发混合结构的DPWM电路。两种电路主要采用计数器、比较器、固定相移时钟单元及高速进位链的混合结构,有效地提高了分辨率。所提出的设计不需要手动布线或放置,消耗很少的硬件资源,并且不依赖于专门的锁相环或时钟管理资源。本文提出的两种控制电路分别在Altera和Xilinx的开发板资源的可编程门阵列器件上实现。PLL和进位链的混合两级同步触发型DPWM电路在Altera开发板上实验结果显示,当输入参考时钟工作频率为70MHz时,该结构的分辨率可达到56ps,该电路还具有较宽的开关频率调节范围为1.85%-98.51%及较好的线性度R~2为0.9932等优点。MMCM和进位链实现的双沿触发混合结构的DPWM电路在Xilinx开发板上结果显示,当输入参考时钟工作频率为110MHz时,该结构的分辨率可达到36ps,开关频率调节范围为2.56%-97.28%,所提出的电路符合预期的设计。