电压调理模块（Voltage Regulator Module，VRM）具有低压大电流输出、快速负载改变呼应、高输出安稳度等特色，首要使用于CPU等对供电电源有特殊要求的集成电路芯片的供电。但是跟着集成电路技能的敏捷开展，晶体管体积敏捷减小、单芯片晶体管数敏捷添加。这样的半导体制作技能开展趋势现已使得集成电路芯片的供电电压越来越低，负载电流越来越大，负载改变速度越来越快、起伏越来越大。集成电路芯片这样的越来越严格的供电要求需求VRM的功能有新的进步。一起功能的进步需求传统操控方法有新的开展和改变。
传统的模仿操控器自Unitrode公司推出UC1842系列以来便一般选用双闭环操控方法。在这种操控器中需求必定的三角波信号作为峰值电流操控形式，或V2操控形式的操控内环输入信号。故在这样的操控律下一般选用输出滤波电感的电流纹波或输出滤波电容的电压纹波作为操控器内环反应信号。但选用输出滤波电感的电流纹波信号作为操控器输入使操控器无法直接取得负载电流信号。所以该方法在采样环节存在固有的呼应推迟问题。而选用输出滤波电容的电压纹波信号作为操控器反应输入信号尽管可加速负载改变的反应速度。但跟着集成电路供电电压的不断下降，其对电源输出电压的纹波要求不断进步，输出电压纹波有必要越来越小。然后输出滤波电容的电压纹波作为操控器的反应信号必定越来越弱小，信噪比越来越低，越来越简单遭到外部搅扰。所以传统的双闭环操控律存在必定的缺点，一起这一缺点现已越来越无法习惯集成电路工业对供电需求的开展。开关电源是一种十分典型的非线性体系，无法树立精确的模型。于此一起含糊PID双闭环操控器，图1作为一种优异的线性与非线性操控相结合的操控方法具有鲁棒性强，不需求对操控目标精确建模等长处得到了广泛的使用。
本文根据Buck改换器提出了一种选用输出电压、输出电流进行双闭环操控的含糊PID（F-PID）操控方法。并经过Matlab/Simulink和Cadence PSpice联合仿真验证了该新式操控方法具有很好的安稳和瞬态呼应功能。
1双闭环F-PID操控器的规划与完成
本文提出的操控方法直接以负载电流作为反应量直接操控操控器的占空比输出值，然后避免了传统操控器因为电流采样点方位而形成的问题。
Matlab作为抢先的操控算法规划仿真东西，特别是其间包括有含糊操控东西箱（Fuzzy Logic Toolbox）和Simulink规划仿真东西。所以本文中选用Matlab作为操控体系的操控器部分的规划仿真东西。
本操控器的SimuLink框图如图2.其间输出电压标定后作为外环的反应量以安稳输出电压，输出电流标定后作为内环的反应量以加速负载改变呼应。外环电压操控器即AVR选用F-PID操控器而内环电流操控器ACR选用传统的PID操控器以到达操控器复杂度和功能的折中。ACR的输出经过PWM调制后作为Buck改换器MOSFET的驱动信号。
本操控器为了满意VRM关于输出电压精确度的高要求，遂让F-PID操控器作业电压区间较小以进步输出电压精确度。AVR选用F-PID和传统PID 的双操控器彼此切换的结构，如图3所示。其间传统PID操控器在输出电压差错十分大时进行操控，F-PID操控器在输出电压差错在必定极限内时进行操控。 F-PID操控器中的含糊操控器选用典型的两输入三输出规划，如图4所示。输入量别离为电压差错E和电压差错改变率EC.输出量别离为传统PID操控器的 KP，KI，KD的调整系数KKP，KKI，KKD.这样可以使含糊操控器自习惯PID参数的设定值，而不必一起调理其间参数。因为直接由改换器输出电压进行微分得到的直接差错改变率极易受外部搅扰呈现很大的尖峰且直接差错改变率改变规模十分大到达正负1e13以上。所以本课题没有选用微分得到的直接差错改变率作为含糊操控器EC输入信号，而是对其采取了取常用对数并坚持本来正负的方法从头标定，如图5所示。在微分前参加低通滤波器以及在微分后参加一阶采样坚持器的方法滤除过大尖峰的方法弱化并消除搅扰的影响。
含糊操控器选用Mamdani型。输入输出变量的从属度函数均为线性，含糊子集为{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}，子会集的元素别离代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大。输入量的论域为［-3，3］，输出量的论域为［0，6］。含糊操控的规矩表如图6所示。
ACR选用惯例PID操控器以快速呼应输出电流的改变，如图7所示。PWM调制时经过调整锯齿波的巨细改变规模设置稳态时的输出占空比以加速安稳。
2 Buck改换器与操控器的联合仿真
Cadence/Pspice是最常用的功率电路仿真环境之一，且其供给了极为便当的和Matlab进行联合仿真的接口，即Matlab /Simulink中的SLPS模块。所以本操控体系中Buck改换的规划和仿真在Pspice环境下进行。仿真以14~22 V直流输入3.3 V/（0~10 A）直流输出为Buck改换器输入输出目标，其间Lo=30μH，Co=220μF，如图8，图9所示。
3仿真成果
本实验别离在电阻、电流负载满载发动并半载到满载阶跃改变以及在各种负载类型下输入电压从额外最低值阶跃跳变到最大值的情况下进行了测试以查验操控器的功能。
由双闭环含糊PID操控器操控的Buck改换器在正常运转中任何的负载端或输入端的改变对输出电压的影响均极为有限。其间当输入端由额外最低输入电压跃变至额外最高输入电压，即改变57%时，Buck改换器3.3 V输出电压有1%左右的改变。
