峰值電流模式

1、峰值電流模式控制電路設(shè)計峰值電流模式控制電路設(shè)計 主要內(nèi)容主要內(nèi)容：v峰值電流模式控制電路的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點峰值電流模式控制電路的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點v峰值電流模式控制存在的問題及斜坡補(bǔ)峰值電流模式控制存在的問題及斜坡補(bǔ)償器設(shè)計償器設(shè)計v峰值電流型典型控制芯片峰值電流型典型控制芯片峰值電流模式控制電路的結(jié)構(gòu)峰值電流模式控制電路的結(jié)構(gòu) (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(cè) 的電感電流大小，然后間接地控制PWM脈沖寬度。圖1（a）峰值電流模式控制電路ttttCLK0SiRiRiLiSt0t1000t2基本原理 開關(guān)的開通由CLK信號控制，CLK信號每隔一定時間使RS

2、FF置位，Q=1開關(guān)開通iL上升至給定值iR比較器輸出信號翻轉(zhuǎn)RSFF復(fù)位,Q=0開關(guān)復(fù)位。圖1（b）峰值電流模式控制波形峰值電流模式峰值電流模式PWM控制電路優(yōu)點控制電路優(yōu)點v暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快。暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)較快。 對輸入電壓的變化和輸出負(fù)載的變化的瞬態(tài)響應(yīng)均快。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)是瞬時快速按照逐個脈沖工作的。功率級是由電流內(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)輸出電感的動態(tài)變化，因而電壓外環(huán)僅需控制輸出電容，不必控制LC儲能電路。由于這些，峰值電流模式控制PWM具有比起電壓模式控制大得多的帶寬。v整個

3、反饋電路變成了一階電路。整個反饋電路變成了一階電路。 雖然電源的LC濾波電路為二階電路，但增加了電流內(nèi)環(huán)控制后，只有當(dāng)誤差電壓發(fā)生變化時，才會導(dǎo)致電感電流發(fā)生變化。即誤差電壓決定電感電流上升的程度，進(jìn)而決定功率開關(guān)的占空比。因此，可看作是一個電流源，電感電流與負(fù)載電流之間有了一定的約束關(guān)系，使電感電流不再是獨立變量，整個反饋電路變成了一階電路，由于反饋信號電路與電壓型相比，減少了一階，因此誤差放大器的控制環(huán)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)得以簡化，穩(wěn)定度得以提高并且改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積。v瞬時峰值電流限流功能瞬時峰值電流限流功能。 即內(nèi)在固有的逐個脈沖限流功能；v自動均流并聯(lián)功能。自動均流并聯(lián)功能。 由

4、于系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)是一個良好的受控電流放大器,所以把電流取樣信號轉(zhuǎn)變成的電壓信號和一個公共電壓誤差放大器的輸出信號相比較,就可以實現(xiàn)并聯(lián)均流,因而系統(tǒng)并聯(lián)較易實現(xiàn)。 峰值電流型控制存在的問題v對噪聲敏感v開環(huán)不穩(wěn)定性；引入斜坡補(bǔ)償問題v次諧波振蕩v具有尖峰值/平均值誤差開環(huán)不穩(wěn)定性圖2電流型變換器的開環(huán)不穩(wěn)定性 (a) D0.5 (c)D0.5并加斜坡補(bǔ)償 v占空比0.5時，這個攏動將隨時間增加而增加，如圖2（b）所示。這可用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示： vI1=I0(m2/m1) (1) v進(jìn)一步可引入斜率為m的斜坡信號，如圖2（c）所示。這個斜坡電壓既可加至電流波形上，也可以從誤差電壓中減去。01iacce

5、abmabm 12ibfbdabmabm 圖3 局部放大圖由 幾 何 關(guān) 系 可 知經(jīng) 過 一 個 開 關(guān) 周 期 后 ， 輸 出 電 感 中 電 流 的 變 化 為I1=I0（m-m2）/(m1-m) （2）lim0nni 211mmmm要 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 ， 偏 移 電 流 量 必 須 趨 近 于 零 ， 即 故 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 的 充 要 條 件 是因 為 在 穩(wěn) 定 條 件 下 ， D m1=-(1 D)m2， 消 去 m1， 整 峰 值 電 流 控 制 系 統(tǒng) 穩(wěn) 定 充 要 條 件 為2212mDmD（3） 在100占空比下求解這個方程（3）有： m(1/2)/m2 （4） 為了保

6、證電流環(huán)路穩(wěn)定工作，應(yīng)使斜坡補(bǔ)償信號的斜率大于電流波形下降斜率m2的1/2。 在 控 制 工 程 實 際 中 ， 補(bǔ) 償 斜 率 m一 般 取 為 m=(0.7 0.8)m2，1、2 值的比例決定了所加的斜坡補(bǔ)償量。電容1是交流耦合電容,使晶振的交流分2 和1 組成濾波電路,濾去初級中的前沿尖峰,避免誤動作。是晶振鋸齒波的峰峰值。圖4 斜坡補(bǔ)償電路斜坡補(bǔ)償電路設(shè)計斜坡補(bǔ)償設(shè)計步驟: 1.計算電感電流的下降沿:m2 = d i/ d t = V OUT/ L (安/ 秒) ; 2.計算初級測得的下降沿坡度: V m2 = m2RSENSE (伏/ 秒) ;3.計算晶振充電時的坡度: V OSC=

7、 d ( V OSC) / TON (伏/ 秒) 4.應(yīng)用疊加定理求斜坡補(bǔ)償后電流輸入端電壓5.計算斜坡補(bǔ)償值：斜坡補(bǔ)償電壓V COMP為：2112122mRAMPVVVRRRRRROSC2122m211COMPVMVVRRRRRROSCv確定斜坡補(bǔ)償比例M和R1.R2阻值212VVmMRRmsOSC峰值電流峰值電流型控制型控制的斜坡補(bǔ)償?shù)男逼卵a(bǔ)償實例實例 v電流反饋電流反饋PWM，取輸出電感線圈電流的信號，取輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)占空比與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，調(diào)節(jié)占空比電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。vUC384

8、2工作原理工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：電流測定放大器電流測定放大器誤差放大器誤差放大器 比較器比較器 振蕩器振蕩器 鎖存器鎖存器 欠壓鎖定電路欠壓鎖定電路關(guān)閉信號關(guān)閉信號電流限制電流限制軟啟動軟啟動輸出端工作頻率輸出端工作頻率500kHz 500kHz 峰值電流模式控制芯片峰值電流模式控制芯片UC3842vUC3842UC3842各組成部分的原理各組成部分的原理內(nèi)部包含內(nèi)部包含5V5V基準(zhǔn)源，用于電壓調(diào)節(jié)器的誤差放基準(zhǔn)源，用于電壓調(diào)節(jié)器的誤差放大器和峰值電流比較器等。具有可以提供大器和峰值電流比較器等。具有可以提供1A1A峰峰值電流的驅(qū)動電路、電源欠電壓保護(hù)電路等。值電流的驅(qū)動電路、電源欠電壓保護(hù)電路

9、等。振蕩器的振蕩頻率由外接電阻振蕩器的振蕩頻率由外接電阻R RT T和電容和電容C CT T決定，決定， C CT T也決定死區(qū)時間的長短。死區(qū)時間、開關(guān)頻也決定死區(qū)時間的長短。死區(qū)時間、開關(guān)頻率同率同R RT T和和C CT T關(guān)系如下關(guān)系如下驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)為推挽結(jié)構(gòu)的跟隨電路，輸出峰驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)為推挽結(jié)構(gòu)的跟隨電路，輸出峰值電流可達(dá)值電流可達(dá)500mA500mA，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)，可直接驅(qū)動主電路的開關(guān)器件。器件。TDCt300TTTCRf75. 1f ft t：時鐘頻率：時鐘頻率(kHz)(kHz)R RT T：外接電阻：外接電阻( (kk) )C CT T：外接電容：外接電容( (

10、uFuF) )t tD D：死區(qū)時間：死區(qū)時間(us)(us)vUC3842UC3842各組成部分的原理各組成部分的原理欠電壓保護(hù)電路對集成欠電壓保護(hù)電路對集成PWMPWM控制器的電源實施控制器的電源實施監(jiān)控監(jiān)控。v初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓（初上電時，當(dāng)電源電壓低于啟動電壓（約約16V16V）時）時封鎖封鎖PWMPWM信號輸出信號輸出輸出端輸出端( (引腳引腳6)6)為低電平。為低電平。v當(dāng)電源電壓大于啟動電壓當(dāng)電源電壓大于啟動電壓經(jīng)過軟啟動經(jīng)過軟啟動 UC3842UC3842內(nèi)內(nèi)部電路開始工作部電路開始工作PWMPWM信號輸出。信號輸出。v若電源電壓跌至保護(hù)閾值（若電源電壓跌至保護(hù)閾

11、值（約約10V10V）以下）以下PWMPWM信號信號被封鎖，避免輸出混亂脈沖，以保護(hù)主電路開關(guān)器被封鎖，避免輸出混亂脈沖，以保護(hù)主電路開關(guān)器件。件。v當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓當(dāng)電源電壓再次大于啟動電壓再經(jīng)軟啟動再經(jīng)軟啟動UC3842UC3842內(nèi)部電路重新工作內(nèi)部電路重新工作恢復(fù)恢復(fù)PWMPWM信號輸出信號輸出。vUC3842的2種斜坡補(bǔ)償方法： (a)斜坡補(bǔ)償加至2端 從斜坡端（即腳4振蕩器輸出端）接一個電阻R1至誤差放大器反相輸入端（腳2） ，于是誤差放大器輸出呈斜坡狀，再與采樣電流比較。(b)斜坡補(bǔ)償加至3端 它從斜坡端（腳4）接一電阻R2至電流采樣比較器正端（腳3），這時將在Rs上的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率，再與平滑的誤差電壓進(jìn)行比較。次諧波振蕩 內(nèi)部電流環(huán)的增益尖峰是電流模式控制的一個重要問題。這種增益尖峰發(fā)生在二分之一開關(guān)頻率處,使相移超出范圍,導(dǎo)致不穩(wěn)定,并使電壓環(huán)進(jìn)入次諧波振蕩。這時在連續(xù)固定的驅(qū)動脈沖下,輸出占空比卻在變化,