電源適配器峰值電流模式控制PWM

   電源適配器峰值電流模式控制( Peak Current- mode Control)簡(jiǎn)稱(chēng)電流模式控制?它的概念源于20世紀(jì)60年代后期具有原邊電流保護(hù)功能的單端自激式反激電源適配器?

   在20世紀(jì)70年代后期,才從學(xué)術(shù)上做深入地建模研究?直至20世紀(jì)80年代初期,第一批電流模式控制PWM集成電路(UC3842?UC3846)的出現(xiàn),才使得電流模式控制迅速推廣應(yīng)用,主要用于單端及推挽電路?近年來(lái),由于大占空比時(shí)所必需的同步不失真斜坡補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的難度及抗噪聲性能差,因此電流模式控制面臨著改善性能后的電壓模式控制的挑戰(zhàn)?如圖2-19所示,誤差電壓信號(hào)U?送至PWM比較器后,并不是像電壓模式那樣與振蕩電路產(chǎn)生的固定三角波狀電壓斜坡比較,而是與一個(gè)變化的?其峰值代表輸出電感電流峰值的三角波形或梯形尖角狀合成波形信號(hào)Ux相比較,然后得到PWM脈沖關(guān)斷時(shí)刻?因此,電源適配器(峰值)電流模式控制不是用電壓誤差信號(hào)直接控制PWM脈沖寬度,而是直接控制峰值輸出側(cè)的電感電流大小,然后間接地控制PWM脈沖寬度電流模式控制是一種固定時(shí)鐘開(kāi)啟?峰值電流關(guān)斷的控制方法?因?yàn)榉逯惦姼须娏魅菀讉鞲?而且在邏輯上與平均電感電流大小變化相一致?但是,峰值電感電流的大小不能與平均電感電流的大小一一對(duì)應(yīng),因?yàn)樵谡伎毡炔煌那闆r下,相同的峰值電感電流的大小可以對(duì)應(yīng)不同的平均電感電流大小?而平均電感電流的大小才是惟一決定輸出電壓大小的因素?在數(shù)學(xué)上可以證明,將電感電流下斜坡斜率的一半以上加在實(shí)際檢測(cè)電流的上斜坡上,可以去除不同占空比對(duì)平均電感電流大小的擾動(dòng)作用,使得所控制的峰值電感電流較后收斂于平均電感電流?因而合成波形信號(hào)Ux要有斜坡補(bǔ)償信號(hào)與實(shí)際電感電流信號(hào)兩部分合成構(gòu)成?當(dāng)外加補(bǔ)償斜坡信號(hào)的斜率增加到一定程度時(shí),峰值電流模式控制就會(huì)轉(zhuǎn)化為電壓模式控制?因?yàn)槿魧⑿逼卵a(bǔ)償信號(hào)完全用振蕩電路的三角波代替,就成為電壓模式控制,只不過(guò)此時(shí)的電流信號(hào)可以認(rèn)為是一種電流前饋信號(hào),如圖2-19所示?當(dāng)輸出電流減小時(shí),峰值電流模式控制就從原理上趨向于變?yōu)殡妷耗Ｊ娇刂?當(dāng)處于空載狀態(tài)時(shí),電源適配器輸出電流為零且斜坡補(bǔ)償信號(hào)幅值比較大的話,峰值電流模式控制實(shí)際上就變?yōu)殡妷耗Ｊ娇刂屏?

     峰值電流模式控制PWM是雙閉環(huán)控制系統(tǒng),電壓外環(huán)控制電流內(nèi)環(huán)?電流內(nèi)環(huán)是瞬時(shí)快速按照逐個(gè)脈沖工作的?功率級(jí)是由電流內(nèi)環(huán)控制的電流源,而電壓外環(huán)控制此功率級(jí)電流源?在該雙環(huán)控制中,電流內(nèi)環(huán)只負(fù)責(zé)輸出電感的動(dòng)態(tài)變化,因而電壓外環(huán)僅需控制斜坡補(bǔ)輸出電容,不必控制LC儲(chǔ)能電路?因此,峰振蕩電路值電流模式控制PWM具有比電壓模式控制大得多的帶寬?觸發(fā)器

     峰值電流模式控制PWM的優(yōu)點(diǎn)有

     ①暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快,對(duì)輸入電壓的變化和輸出負(fù)載的變化的瞬態(tài)響應(yīng)也較快;

     ②控制環(huán)易于設(shè)計(jì);

     ③輸入電壓的調(diào)整技術(shù)可與電壓模式門(mén)LL控制的輸入電壓前饋技術(shù)相妣美;

     ④具有簡(jiǎn)單?自動(dòng)的磁通平衡功能;

     ⑤具有瞬時(shí)峰值電流限流功能,即內(nèi)在固有的逐個(gè)脈沖限流功能;

     ⑥具有自動(dòng)均流并聯(lián)功能?圖2-19峰值電流模式控制PWM原理圖

     峰值電流模式控制PWM的缺點(diǎn)有:

   ①具有占空比大于50%的開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定性,存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差;

   ②閉環(huán)響應(yīng)不如平均電流模式控制理想;

   ③容易發(fā)生次諧波振蕩,即使占空比小于50%,也有發(fā)生高頻次諧波振蕩的可能性,因而需要斜坡補(bǔ)償;

   ④對(duì)噪聲敏感,抗噪聲性差,因?yàn)殡姼刑幱谶B續(xù)儲(chǔ)能電流狀態(tài),與控制電壓編程決定的電流電平相比較,開(kāi)關(guān)器件的電流信號(hào)的上斜坡通常較小,電流信號(hào)上的較小的噪聲就很容易使得開(kāi)關(guān)器件改變關(guān)斷時(shí)刻,使系統(tǒng)進(jìn)入次諧波振蕩;

     ⑤電源適配器電路拓?fù)涫芟拗?

     ⑥對(duì)多路輸出電源的交互調(diào)節(jié)性能不好