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    EEPW首頁(yè) > 電源與新能源 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 降壓開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中如何選擇控制技術(shù)

    降壓開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)過(guò)程中如何選擇控制技術(shù)

    作者: 時(shí)間:2012-08-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

    降壓非常簡(jiǎn)單,從最初的規(guī)格說(shuō)明出發(fā),為合適的“核心電路”,再配置一些外部元件,最 后仿真和驗(yàn)證以完成方案。但是目前有很多種做出合適的決定很具挑戰(zhàn)性。為了更合適的器或調(diào)節(jié)器,必須進(jìn)行深入的研究。

    本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/176428.htm

      經(jīng)典的PWM

      最常見(jiàn)的控制器采用經(jīng)典的脈沖寬度調(diào)制 (PWM) ,利用內(nèi)部時(shí)鐘引導(dǎo)每個(gè)工作周期的開(kāi)始,使主MOSFET導(dǎo)通。通過(guò)比較控制電壓 (Vc) 和鋸齒波電壓幅度(Vp),能夠?qū)﹃P(guān)閉時(shí)間進(jìn)行定時(shí),如圖1所示。

      


      圖1 電壓模式降壓穩(wěn)壓器的基本架構(gòu)

      鋸齒波有三種不同的生成方式,與之對(duì)應(yīng)的是電壓模式、電壓型前饋控制和電流模式這三種控制技術(shù)。

      電壓模式:經(jīng)典

      控制器內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)恒定的鋸齒波,它具有恒定的電壓幅度。

      電壓模式避免了電流模式斜率補(bǔ)償所帶來(lái)的復(fù)雜度增加,不容易受噪聲影響,而且通常檢測(cè)輸出電流所需的消隱時(shí)間更短。環(huán)路增益和帶寬也隨著輸入電壓的增加而增大。

      因?yàn)楹?jiǎn)單,電壓模式廣泛使用在低輸出電流的應(yīng)用中,此時(shí)輸入線路相對(duì)穩(wěn)定,具有比較慢的線路瞬態(tài)變化。

      調(diào)制器和功率級(jí)的增益如下:

      

    (1)
     這里,Rc是輸出電容的ESR,是輸出負(fù)載的阻抗;L和C分別是輸出濾波器的電感和電容值,調(diào)節(jié)器的環(huán)路增益H(s)表示成:

      

    (2)

      調(diào)制器和功率級(jí)的增益直接跟隨輸入電壓(Vin)的增加而增加。和頻率相關(guān)的項(xiàng)是LC網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)。該網(wǎng)絡(luò)具有電感和輸出電容所引入的雙重極點(diǎn),同時(shí)還具有一個(gè)零點(diǎn),該零點(diǎn)由輸出電容C和它的ESR造成。

      電壓型前饋控制

      鋸齒波的斜率隨輸入電壓變化,而且消除了輸入電壓變化導(dǎo)致的環(huán)路增益和帶寬的可變性。電壓型前饋控制避免了公式(1)和(2)對(duì)輸入電壓的依賴(lài)。

      線路瞬態(tài)響應(yīng)也有所改善,這是由于調(diào)節(jié)器在輸出電壓發(fā)生變化之前(輸入電壓的變化所致)就改變了占空比。電壓型前饋控制所帶來(lái)的另一個(gè)好處在于可以在輸入電壓的整個(gè)變化范圍內(nèi)優(yōu)化環(huán)路增益。

      電流模式:傳統(tǒng)而且高性能

      電流模式并沒(méi)有使用恒定的鋸齒波來(lái)控制占空比,而是采用了輸出電感電流所產(chǎn)生的鋸齒波(見(jiàn)圖2)。電流檢測(cè)放大器通過(guò)測(cè)量主MOSFET導(dǎo) 通時(shí)的電流來(lái)檢測(cè)電感電流。添加了固定的校正斜坡,從而消除了占空比大于50%所帶來(lái)的次諧波振蕩問(wèn)題。在開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始階段,開(kāi)關(guān)打開(kāi),Rs和電流檢測(cè)放大器檢測(cè)電感電流。然后把電流檢測(cè)信號(hào)加到校正斜坡中,當(dāng)這兩個(gè)波形的和超過(guò)Vc時(shí),比較器的輸出變低,關(guān)閉輸出開(kāi)關(guān)。在電流模式技術(shù)中,調(diào)制器、輸出開(kāi)關(guān)和電感的工作原理類(lèi)似于跨導(dǎo)放大器,給輸出提供一個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的電流。結(jié)果,由于屬于基本的電壓模式控制,該級(jí)的增益不受Vin的變化影響。但是,該級(jí)的增益將隨負(fù)載阻抗發(fā)生變化。

      

      圖2 電流模式降壓穩(wěn)壓器的基本架構(gòu)(LM5642)

      電流模式控制具備以下一些優(yōu)點(diǎn),例如:并行連接的相位之間存在著更好的電流共享,L-C輸出濾波器的單極點(diǎn)帶來(lái)了較好的頻率補(bǔ)償,具有精確的逐周期電流限制以及對(duì)輸入干擾不敏感等。

      如果我們對(duì)傳統(tǒng)電流模式控制器的補(bǔ)償級(jí)進(jìn)行深入研究,會(huì)發(fā)現(xiàn)調(diào)制器和功率級(jí)的增益如下:

      


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