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            高頻開關(guān)電源的電流峰值控制

            作者: 時(shí)間:2012-09-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

              假設(shè)Buck PWM轉(zhuǎn)換器工作在電流連續(xù)模式。則圖1(b)所示即為峰值電流型PWM控制系統(tǒng)的工作波形圖。開關(guān)電流iv的峰值與電感電流iL的峰值相同。在一個(gè)開關(guān)周期的開始,由時(shí)鐘脈沖信號CLK通過觸發(fā)器去驅(qū)動開關(guān)管V的導(dǎo)通,當(dāng)電流iv的檢測信號峰值達(dá)到電流給定值Ue(即外環(huán)電壓調(diào)節(jié)器的輸出)時(shí),觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),開關(guān)管V關(guān)斷。因此只要系統(tǒng)中的電流稍有轉(zhuǎn)換時(shí),占空比Du就可以快速地產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用,使輸出電壓U。接近于給定值Ur。

            高頻開關(guān)電源的電流峰值控制

              圖1 Buck PWM轉(zhuǎn)換器峰值電流型控制系統(tǒng)原理

              峰值電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn)是:消除了輸出濾波電感在系統(tǒng)傳遞函數(shù)中產(chǎn)生的極點(diǎn),使系統(tǒng)傳遞函數(shù)由二階降為一階,解決了系統(tǒng)有條件的環(huán)路穩(wěn)定性問題:具有良好的線性調(diào)整率和快的動態(tài)響應(yīng);固有的逐個(gè)開關(guān)周期的峰值電流限制,簡化了過載保護(hù)和短路保護(hù);多個(gè)電源模塊并聯(lián)時(shí)容易實(shí)現(xiàn)均流。其缺點(diǎn)是:不能準(zhǔn)確地控制電感的平均電流,回路的增益對市電電網(wǎng)電壓變化敏感,開關(guān)噪聲容易造成開關(guān)管的誤動作(即抗干擾性差)等。更為重要的是,對于最常用的PWM調(diào)制方式,當(dāng)占空比D>0.5時(shí),電流環(huán)不能穩(wěn)定,并導(dǎo)致開關(guān)頻率降低,電流、電壓的紋波增大。這時(shí)需要外加周期性的斜坡函數(shù)來補(bǔ)償,以使系統(tǒng)穩(wěn)定如圖2所示。在電流調(diào)節(jié)器的輸人端,外加一個(gè)補(bǔ)償鋸齒波ux與給定電流Uc合成一個(gè)斜率為Mc的斜坡函數(shù)(倒鋸齒波)u′c。

              u′c=Uc-ux
              然后iV或iL與u′c比較后,產(chǎn)生寬度為Du的脈沖如圖2(b)所示。

              峰值電流型脈寬調(diào)制的穩(wěn)定性分析如下:

            加斜坡補(bǔ)償?shù)拿}寬調(diào)制器電路圖

              圖2 加斜坡補(bǔ)償?shù)拿}寬調(diào)制器

              參考圖1,假設(shè)電感電流iL是連續(xù)的,在穩(wěn)定時(shí),在開關(guān)管V的導(dǎo)通期間,iL上升,其變化率diL/dt為

              在V關(guān)斷期間,電流iL下降,其變化率為

              占空比D,與電流變化率的關(guān)系為



              以輸入電壓的擾動(ui減?。槔瑏矸治鱿到y(tǒng)的響應(yīng)過程(為了使分析簡化,假設(shè)此時(shí)Uo還未來得及變化):
              
              Ui=Ui—△u

              由式(9-1)和式(9-2),ui減小使電流的變化率由M1,變化到m1,

              mL=Ml+△m1M1

              式中 △m1——電流變化率改變前后的差值。

              m2=M2
              d=Du-△d



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