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高頻開關電源的電流峰值控制

鉅大LARGE  |  點擊量:1387次  |  2020年05月18日  

假設BuckpWM轉換器工作在電流持續模式。則圖1(b)所示即為峰值電流型pWM控制系統的工作波形圖。開關電流iv的峰值與電感電流iL的峰值相同。在一個開關周期的開始,由時鐘脈沖信號CLK通過觸發器去驅動開關管V的導通,當電流iv的檢測信號峰值達到電流給定值Ue(即外環電壓調節器的輸出)時,觸發器翻轉,開關管V關斷。因此只要系統中的電流稍有轉換時,占空比Du就可以快速地出現調節用途,使輸出電壓U。接近于給定值Ur。


圖1BuckpWM轉換器峰值電流型控制系統原理


峰值電流型pWM控制的優點是:消除了輸出濾波電感在系統傳遞函數中出現的極點,使系統傳遞函數由二階降為一階,解決了系統有條件的環路穩定性問題:具有良好的線性調整率和快的動態響應;固有的逐個開關周期的峰值電流限制,簡化了過載保護和短路保護;多個電源模塊并聯時容易實現均流。其缺點是:不能準確地控制電感的平均電流,回路的增益對市電電網電壓變化敏感,開關噪聲容易造成開關管的誤動作(即抗干擾性差)等。更為重要的是,關于最常用的pWM調制方式,當占空比D>0.5時,電流環不能穩定,并導致開關頻率降低,電流、電壓的紋波增大。這時要外加周期性的斜坡函數來補償,以使系統穩定如圖2所示。在電流調節器的輸人端,外加一個補償鋸齒波ux與給定電流Uc合成一個斜率為Mc的斜坡函數(倒鋸齒波)u′c。u′c=Uc-ux然后iV或iL與u′c比較后,出現寬度為Du的脈沖如圖2(b)所示。


峰值電流型脈寬調制的穩定性分析如下:


圖2加斜坡補償的脈寬調制器


參考圖1,假設電感電流iL是持續的,在穩按時,在開關管V的導通期間,iL上升,其變化率diL/dt為


在V關斷期間,電流iL下降,其變化率為


占空比D,與電流變化率的關系為


以輸入電壓的擾動(ui減小)為例,來分析系統的響應過程(為了使分析簡化,假設此時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+△m1

式中△m1——電流變化率改變前后的差值。


m2=M2d=Du-△d


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