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高頻開關電源的電荷控制

鉅大LARGE  |  點擊量:882次  |  2020年05月18日  

1979年,A.Carpel提出了用電荷控制的DC/DC轉換器雙環控制系統,圖1(a)為電荷控制反激式轉換器的原理電路,圖中未畫出電壓環。圖1(b)為工作波形。在電荷控制的模式中,檢測的是主開關管V的電流iv,然后經過電容CB積分。電容電壓uT與電荷Q成正比,uT與其給定值Ue比較后,經過pWM出現占空比Du。


圖1電荷控制的DC/DC反激式轉換器


電荷控制是一種特殊的電流型控制。其工作原理是:在每個開關周期開始時,主功率開關管V開通,在tON時間內,開關電流iv的積分為電荷Q,Q與開關電流iv的平均值Iv成正比,利用ton時間內CT上的電荷量作為負反饋控制信號。當電容q上的電壓峰值UT=Ue時,主功率開關管V關斷,邏輯元件使控制電路中的開關V1閉合,電容CT放電。在一個開關周期的開始前放完電。電容CT在每個開關周期內充、放電一次,即被控制的是一個周期內的電荷。


電荷控制的特點是:開關噪聲較小,可以控制開關電流的平均值。關于Buck、Flyback等轉換器,其輸人電流是脈動的,無法用平均電流型控制,否則要較強的濾波器。因此電荷控制適合于在Buck轉換器和Fly,back型CCM模式的功率因數校正裝置中應用。也可以用于諧振轉換器,而電流峰值和平均電流型控制,都不能應用于諧振轉換器。


電荷控制的缺點是:電流環的穩定性與輸人電壓及負載的變化有關,其應用也因此而受到限制。


1994年,W.Tang建立了電荷控制開關轉換器的瞬態分析模型。并將這種控制方法推廣應用到多諧振正激式轉換器(有三個諧振元件的準諧振轉換器)。20世紀末,國內專業人士將這種控制原理成功地應用于40V/50A的LCC諧振轉換器,并實現了產業化。


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