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電流模式的缺點和存在的問題

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電流模式的缺點和存在的問題

   從圖可見，電源適配器電流模式保持開關管峰值電流恒定，即電源適配器控制輸出電感電流峰值也恒定，以確保輸出所要求的直流平均負載電流，從而保持所對應的直流輸出電壓與電壓誤差放大器確定的輸出電壓值一致。
    直流負載電流是輸出電感電流的平均值，而恒定開關管電流峰值只是恒定了電感電流的峰值，并不能保證電感電流的平均值恒定，即無法保持輸出負載電流的恒定。這樣，在上述的未改進的電流模式電路中，直流輸入電壓的變化會引起直流輸出電壓的瞬時變化，經過短暫延時后，這個輸出電壓變化會被誤差放大器外反饋環調整。因為正是這個電壓反饋環最終確定輸出電壓。
    補充：這涉及到“峰值與平均值的比值”問題，此問題來源于保持電感峰值電流恒定不能保證其平均電流恒定，原因在于占空比的改變會改變平均電流，而峰值電流卻保持不變。在寬范圍的占空比變化時，將導致次諧波不穩定問題，但可通過斜率補償加以解決。
    盡管如此攝像機電源適配器控制峰值電流的內環，能保持電感峰值電流恒定，卻不一定能提供與輸出電壓對應的正確的電感平均電流，從而導致輸出電壓的再次變化。反復的調整會造成輸入電壓變化時輸出電壓產生振蕩，并且會維持一段時間。至于具體情形，可以用圖中輸出電感電流的上升和下降斜率來解釋。

電源適配器電流模式存在的問題。
（a）不同輸入電壓下的輸出電感電流波形。在電流模式下，電感峰值電流是恒定的。直流輸入電壓最低時，最大，對應產生的電感平均電流為l；隨著直流輸入電壓的升高，導通時間會減小以維持輸出恒定。但是對應的電感平均電流L比L小。由于輸出電壓和電感電流的平均值（而非峰值）相關，輸入電壓變化時會引起振蕩。m2為電感電流的下降斜率，m1是低壓輸入時電感電流的上升斜率，m1是高壓輸入時電感電流的上升斜率。
（b）占空比小于0.5時，初始電感電流擾動l1到下個周期會導致更小的l2，直到最終消失。
（c）占空比大于0.5時，電感電流初始擾動l3到下個周期會導致更大的擾動L4，最終衰減但形成振蕩。


圖顯示出電流模式電感電流在兩種不同輸入電壓下的上升和下降斜率。m2是下降斜率：m2=dI/dt=V。/L。可見，它不隨輸入電壓改變。輸入電壓較高時，導通時間L較短；輸入電壓較低時，導通時間t較長。
由于晶體管的峰值電流受PwM比較器限制，所以電感峰值電流是恒定的，如圖所示。電壓外環保持輸出電壓V，不變，使比較器的直流輸入V恒定。而恒定的V使V峰值不變，從而使品體管和輸出電感的峰值電流也是恒定的。
如圖所示，穩態下，導通時間內輸出電感上電流上升的值和關斷時間內電流下降的值是相等的。如果不相等，輸出電感兩端就會有直流電壓。因為已經假設電感的電阻可忽略，所以它是無法承受直流電壓的。從圖可見，直流輸入較低時的電感平均電流值要比輸入較高時的值大，這可定量地從下面等式的分析中得出。

從式可知，由于反饋環保持V1乘積恒定，所以輸入電壓低時，導通時間長，輸出電感的平均電流Iav高。
又由于直流輸出電壓與電感電流的平均值而非峰值成正比，所以當輸入電壓下降，電流內環使脈寬增加時，會造成直流輸出電壓過高；而反饋外環又使脈寬減少，電壓下降。這樣，直流輸出被反饋環反復調整形成振蕩。
但這種現象不會在只控制輸出電壓的電壓模式中出現。在電壓模式中，由于直流輸出電壓與電感電流的平均值相關而不是與其峰值成正比，保持輸出電壓恒定與保持電感平均電流恒定不會發生矛盾。

電源適配器對輸出電感電流擾動的響應

圖示出了電流模式會引起振蕩的第二個原因。如圖所示，電源適配器在恒定輸入電壓下，如果由于某種原因產生了初始擾動電流M1，則經過第一個下降沿后，電流會偏移△2。此外，如圖所示，若占空比小于50%（m2<m1），則輸出擾動Ml2會小于輸入擾動M1，那么經過幾個周期以后，擾動就會自動消除。但若如圖所示，占空比大于50%（m2>m1），則經過一個周期后輸出擾動△就會比輸入擾動M更大。這個干擾情況充電器生產廠家也可根據圖定量分析。設電流出現微小擾動△1，則電流上升到原來的峰值的時間將提前，變化量d=△l1／m2
從擾動后的電感電流的下降沿可見，對應原導通結束時刻，最終電流比原來電流降低了△I2

若m2大于m1，則干擾將連續增加，從而引起振蕩。

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| 發布時間：2019.04.19    來源：電源適配器廠家
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