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)簡稱電流模式控制?它的概念源于20世紀60年代后期具有原邊電流保護功能的單端自激式反激電源適配器?

   在20世紀70年代后期,才從學術上做深入地建模研究?直至20世紀80年代初期,第一批電流模式控制PWM集成電路(UC3842?UC3846)的出現,才使得電流模式控制迅速推廣應用,主要用于單端及推挽電路?近年來,由于大占空比時所必需的同步不失真斜坡補償技術實現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?如圖2-19所示,誤差電壓信號U?送至PWM比較器后,并不是像電壓模式那樣與振蕩電路產生的固定三角波狀電壓斜坡比較,而是與一個變化的?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Ux相比較,然后得到PWM脈沖關斷時刻?因此,電源適配器(峰值)電流模式控制不是用電壓誤差信號直接控制PWM脈沖寬度,而是直接控制峰值輸出側的電感電流大小,然后間接地控制PWM脈沖寬度電流模式控制是一種固定時鐘開啟?峰值電流關斷的控制方法?因為峰值電感電流容易傳感,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應,因為在占空比不同的情況下,相同的峰值電感電流的大小可以對應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?在數學上可以證明,將電感電流下斜坡斜率的一半以上加在實際檢測電流的上斜坡上,可以去除不同占空比對平均電感電流大小的擾動作用,使得所控制的峰值電感電流最后收斂于平均電感電流?因而合成波形信號Ux要有斜坡補償信號與實際電感電流信號兩部分合成構成?當外加補償斜坡信號的斜率增加到一定程度時,峰值電流模式控制就會轉化為電壓模式控制?因為若將斜坡補償信號完全用振蕩電路的三角波代替,就成為電壓模式控制,只不過此時的電流信號可以認為是一種電流前饋信號,如圖2-19所示?當輸出電流減小時,峰值電流模式控制就從原理上趨向于變為電壓模式控制?當處于空載狀態時,電源適配器輸出電流為零且斜坡補償信號幅值比較大的話,峰值電流模式控制實際上就變為電壓模式控制了?

     峰值電流模式控制PWM是雙閉環控制系統,電壓外環控制電流內環?電流內環是瞬時快速按照逐個脈沖工作的?功率級是由電流內環控制的電流源,而電壓外環控制此功率級電流源?在該雙環控制中,電流內環只負責輸出電感的動態變化,因而電壓外環僅需控制斜坡補輸出電容,不必控制LC儲能電路?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?觸發器

     峰值電流模式控制PWM的優點有

     ①暫態閉環響應較快,對輸入電壓的變化和輸出負載的變化的瞬態響應也較快;

     ②控制環易于設計;

     ③輸入電壓的調整技術可與電壓模式門LL控制的輸入電壓前饋技術相妣美;

     ④具有簡單?自動的磁通平衡功能;

     ⑤具有瞬時峰值電流限流功能,即內在固有的逐個脈沖限流功能;

     ⑥具有自動均流并聯功能?圖2-19峰值電流模式控制PWM原理圖

     峰值電流模式控制PWM的缺點有:

   ①具有占空比大于50%的開環不穩定性,存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差;

   ②閉環響應不如平均電流模式控制理想;

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

   ④對噪聲敏感,抗噪聲性差,因為電感處于連續儲能電流狀態,與控制電壓編程決定的電流電平相比較,開關器件的電流信號的上斜坡通常較小,電流信號上的較小的噪聲就很容易使得開關器件改變關斷時刻,使系統進入次諧波振蕩;

     ⑤電源適配器電路拓撲受限制;

     ⑥對多路輸出電源的交互調節性能不好