应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略设计

为了降低嵌入式应用系统的功耗和成本,设计实现了一种应用于低功耗嵌入式处理器的功耗动态管理策略.该功耗动态管理策略包括多工作模式切换、动态频率调节、动态电压调节和快速可变的电压供给单元全集成,在满足功能和性能要求的基础上,根据处理器执行任务的需求变化,切换处理器的工作模式,动态调节工作频率与工作电压,降低功耗;快速可变的电压供给单元也集成于处理器中,支持工作电压的实时快速调节,降低系统成本.基于嵌入式应用系统样机的验证结果表明,应用系统执行不同的进程任务时,功耗均有效下降.在嵌入式应用系统中采用该功耗动态管理策略,能够有效降低系统的功耗与成本.

Buck型DC-DC变换器中数字预测模糊PID控制器的设计与实现

为了提高数字DC-DC变换器的瞬态响应性能,设计了一种基于数字预测控制方法的模糊PID控制器.该控制器根据Buck型DC-DC变换器的电路结构,准确预测单个开关周期或多个开关周期后的负载电压和电感电流,以克服环路时延对系统瞬态响应的影响;同时,在基本PID控制基础上引入模糊控制,实时在线调整PID控制参数,以克服变换器的非线性特性对瞬态能力的影响.所设计数字控制器经FPGA验证,结果表明,与基本PID控制相比,所设计数字预测模糊PID控制器能有效提高变换器的瞬态响应能力,变换器的瞬态响应时间缩短1/3,电压超调量小于5%.

一种具有快速动态响应的新型数字PFC控制器

本文设计了一款新型基于DCM工作模式的全数字PFC控制器,主控制采用了分段自适应PI控制策略,可根据负载、输入电压等的变化实时改变控制参数,不但能够提高系统的抗扰动能力,而且使得系统具有快速的动态响应性能。辅助控制引入了一种新颖的启动电流尖峰抑制策略,该策略基于工作模式控制,通过限制最大占空比使得电路工作在电流断续模式,在充分抑制启动电流尖峰的同时提供了足够的能量,保证了系统快速启动。实验结果表明,所设计的数字PFC系统在输入电压110~230V、最大输出功率140W的测试环境下,最大PF值为0.995 8,最大效率为95.68%。测试中系统启动时间均小于10个工频周期,无电压超调及启动浪涌电流。负载切换的响应时间最大179ms,最小21ms,过冲电压10%~20%。

基于ESL设计方法的数字滤波器的设计与验证

通过对ESL设计方法的研究，提出、了一种采用ESL设计方法实现数字滤波器的设计与验证的方案。首先介绍了Synplicity公司提供的ESL设计工具Synplify DSP，重点研究使用Synplify DSP进行数字滤波器的设计，然后从Synplify DSP模块转换成VHDL语言．并进行协同验证，达到了理想的效果。

采用自适应模糊优化的目标跟踪加速方案

目标跟踪作为计算机视觉的重要方向之一,在自动驾驶、安防监控等方面有着广泛的应用,但是目标跟踪算法还无法有效地运行在嵌入式设备上。针对目标跟踪算法计算量大、复杂度高,难以部署在资源受限的嵌入式设备的问题,提出了一种基于相关滤波目标跟踪的加速方案。首先采用自适应模糊算法优化了跟踪算法整体运算量,它可以根据目标跟踪框的尺寸判定是否降低图像质量。其次采用了跟踪响应结果的峰值旁瓣比与平均相关能量比判据来评估跟踪结果的可信度,从而实现跟踪模型的自适应更新以及目标位置的重搜索。最后基于FPGA并行实现相关运算和跟踪检测器训练阶段的矩阵相乘运算,以提升算法实时能效性。所提出的加速算法基于PYNQ-Z2进行硬件测试,并在OTB2015跟踪数据集上进行验证,该算法的跟踪精度与跟踪实时性分别为65.8%,17.28 frame/s,相比于原始算法,跟踪精度、跟踪实时分别提高了9.12%、703.7%。

基于自适应时间导通控制的直流开关变换器设计

针对传统Buck变换器存在响应速度慢、过冲大、稳定性差等问题,提出了一种具有宽输入输出电流模式自适应导通时间(current mode adaptive on time,CM-AOT)控制方法以提升Buck变换器的工作性能.在研究中,补偿电路和一种新型的TON发生器可以通过自然增减负载升压或降压瞬态中的开启时间来改善瞬态性能.转换器在稳态下呈伪恒定频率状态,并且频率不会随输入和输出的变化而变化.由于TON的变化仅发生在瞬态区间,因此不会影响COT控件的小信号特性.电路理论分析与仿真结果表明,此新型控制方法可显著提升开关响应速度,有效降低电压过冲,且具有较宽的输入输出,可适用于多种实际应用场景.

用于微型传感器的电压反馈式无线供电系统

在面向微型传感器的无线供电系统中,传感器设备难免会不时地产生微小的移动,使接收电压不稳定。针对这个问题,本文研究了一种智能的电压反馈式磁耦合谐振无线供电系统。该系统采用了三线圈的结构、500 kHz的工作频率,整体结构包括上位机、FPGA模块、全桥逆变电路、源级线圈、增强线圈、接收线圈、整流电路、稳压电路和ZigBee无线通讯模块。实验证明接收线圈在距增强线圈10~20 cm的范围内移动时,在5%~45%之间调节脉宽,接收电压能够稳定在4~4.2 V之间。