峰值电流模式.ppt
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1、峰值电流模式控制电路设计峰值电流模式控制电路设计 主要内容主要内容:n n峰值电流模式控制电路的结构和优点峰值电流模式控制电路的结构和优点n n峰值电流模式控制存在的问题及斜坡补峰值电流模式控制存在的问题及斜坡补偿器设计偿器设计n n峰值电流型典型控制芯片峰值电流型典型控制芯片峰值电流模式控制电路的结构峰值电流模式控制电路的结构 (峰值)电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽度,而是直接控制峰值输出侧 的电感电流大小,然后间接地控制PWM脉冲宽度。图1(a)峰值电流模式控制电路ttttCLK0SiRiRiLiSt0t1000t2基本原理 开关的开通由CLK信号控制,CLK信号每隔一
2、定时间使RSFF置位,Q=1开关开通iL上升至给定值iR比较器输出信号翻转RSFF复位,Q=0开关复位。图1(b)峰值电流模式控制波形峰值电流模式峰值电流模式PWM控制电路优点控制电路优点n n暂态闭环响应较快。暂态闭环响应较快。暂态闭环响应较快。暂态闭环响应较快。对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快。峰值电流模式控制响应均快。峰值电流模式控制PWMPWM是双闭环控制是双闭环控制系统,电压外环控制电流内环。电流内环是瞬时系统,电压外环控制电流内环。电流内环是瞬时快速按照快速按照逐个脉冲工作的逐个脉冲工作的。功率级是由电流内环。功率级是由电流内环控
3、制的电流源,而电压外环控制此功率级电流源。控制的电流源,而电压外环控制此功率级电流源。在该双环控制中,电流内环只负责输出电感的动在该双环控制中,电流内环只负责输出电感的动态变化,因而电压外环仅需控制输出电容,不必态变化,因而电压外环仅需控制输出电容,不必控制控制LCLC储能电路。由于这些,峰值电流模式控制储能电路。由于这些,峰值电流模式控制PWMPWM具有比起电压模式控制大得多的带宽具有比起电压模式控制大得多的带宽。n n整个反馈电路变成了一阶电路。整个反馈电路变成了一阶电路。整个反馈电路变成了一阶电路。整个反馈电路变成了一阶电路。虽然电源的虽然电源的L LC C滤波电路为二阶电路,但增加了电
4、流滤波电路为二阶电路,但增加了电流内环控制后,只有当误差电压发生变化时,才会导致电内环控制后,只有当误差电压发生变化时,才会导致电感电流发生变化。即误差电压决定电感电流上升的程度,感电流发生变化。即误差电压决定电感电流上升的程度,进而决定功率开关的占空比。因此,可看作是一个进而决定功率开关的占空比。因此,可看作是一个电流电流源源,电感电流与负载电流之间有了一定的约束关系,使,电感电流与负载电流之间有了一定的约束关系,使电感电流不再是独立变量,整个反馈电路变成了一阶电电感电流不再是独立变量,整个反馈电路变成了一阶电路,由于反馈信号电路与电压型相比,减少了一阶,因路,由于反馈信号电路与电压型相比,
5、减少了一阶,因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化,稳定度得以此误差放大器的控制环补偿网络得以简化,稳定度得以提高并且改善了频响,具有更大的增益带宽乘积。提高并且改善了频响,具有更大的增益带宽乘积。n n瞬时峰值电流限流功能瞬时峰值电流限流功能瞬时峰值电流限流功能瞬时峰值电流限流功能。即内在固有的逐个脉冲限流功能;即内在固有的逐个脉冲限流功能;n n自动均流并联功能。自动均流并联功能。自动均流并联功能。自动均流并联功能。由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所所以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电
6、压误差放大器的输出信号相比较误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。因而系统并联较易实现。峰值电流型控制存在的问题n n对噪声敏感n n开环不稳定性;引入斜坡补偿问题n n次谐波振荡n n具有尖峰值/平均值误差开环不稳定性图2电流型变换器的开环不稳定性(a)D0.5 (c)D0.5并加斜坡补偿 n n占空比0.5时,这个拢动将随时间增加而增加,如图2(b)所示。这可用数学表达式表示:n nI1=I0(m2/m1)(1)n n进一步可引入斜率为m的斜坡信号,如图2(c)所示。这个斜坡电压既可加至电流波形上,也可以从误差电压中减去。图3 局部放大图由
7、 几 何 关 系 可 知经 过 一 个 开 关 周 期 后,输 出 电 感 中 电 流 的 变 化 为I1=I0(m-m2)/(m1-m)(2)要 系 统 稳 定,偏 移 电 流 量 必 须 趋 近 于 零,即 故 系 统 稳 定 的 充 要 条 件 是因 为 在 稳 定 条 件 下,D m1=-(1 D)m2,消 去 m1,整 峰 值 电 流 控 制 系 统 稳 定 充 要 条 件 为(3)在100占空比下求解这个方程(3)有:m(1/2)/m2 (4)为了保证电流环路稳定工作,应使斜坡补偿信号的斜率大于电流波形下降斜率m2的1/2。在 控 制 工 程 实 际 中,补 偿 斜 率 m一 般
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