开关电源拓扑电压模式与电流模式的比较

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电压模式与电流模式的比较

电压模式与电流模式的比较

电压模式与电流模式的比较
电压模式控制
 这是最早的开关稳压器设计所采用的方法,而且多年来很好地满足了业界的需要。

基本的电压模式控制配置示于图1。

 这种设计的主要特性是只存在一条电压反馈通路,而脉宽调制是通过将电压误差信号与一个恒定斜坡波形进行比较来完成的。

电流限制必须单独执行。

 电压模拟控制的优点是:
 1. 采用单个反馈环路,因而比较容易设计和分析。

 2. 一个大幅度斜坡波形提供了用于实现稳定调制过程的充分噪声裕量。

 3 . 一个低阻抗功率输出为多输出电源提供了更加优良的交叉调制性能。


 电压模式控制的缺点可列举如下:
 1.电压或负载中的任何变化都必须首先作为一个输出变化来检测,然后再由反馈环路来校正。

这常常意味着缓慢的响应速度。

 2.输出滤波器给控制环路增加了两个极点,因而在补偿设计误差放大器时就需要将主导极点低频衰减,或在补偿中增加一个零点。

 3.由于环路增益会随着输入电压的变化而改变,因而使补偿进一步地复杂化。

开关电源拓扑结构对比(全)

开关电源拓扑结构对比(全)

开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中,功率电流流经的通路。

主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件,以及供电输入端和负载端。

开关电源(直流变换器)的类型很多,在研究开发或者维修电源系统时,全面了解开关电源主回路的各种基本类型,以及工作原理,具有极其重要的意义。

开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。

1. 非隔离式电路的类型:非隔离——输入端与输出端电气相通,没有隔离。

1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件(下图中所示的开关三极管T)与输入端、输出端、电感器L、负载RL 四者成串联连接的关系。

开关管T交替工作于通/断两种状态,当开关管T导通时,输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电,并同时对电感器L充电,当开关管T关断时,电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通,电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路,对负载R继续供电,从而保证了负载端获得连续的电流。

串联式结构,只能获得低于输入电压的输出电压,因此为降压式变换。

例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源/blog/100019740上图是在图1-1-a电路的基础上,增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。

其中L是储能滤波电感,它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过,防止输入电压Ui直接加到负载R上,对负载R进行电压冲击,同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储,然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出;C是储能滤波电容,它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储,然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出;D是整流二极管,主要功能是续流作用,故称它为续流二极管,其作用是在控制开关关断期间Toff,给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解

DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解

DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解一、DC-DC电源基本拓扑分类:开关电源的三种基本拓扑结构有Buck、Boost、Buck-boost(反极性Boost)。

如果电感连接到地,就构成了升降压变换器,如果电感连接到输入端,就构成了升压变换器。

如果电感连接到输出端,就构成了降压变换器。

基本拓扑图如下:1.Buck2.Boost3.Buck-Boost二、DC-DC复杂拓扑结构1.反激隔离电源(FlyBack)另外有些隔离电源拓扑就是通过基本拓扑增加变压器或者变化得到的,例如反激隔离电源(FlyBack)。

2.Buck+Boost拓扑本质是用一个降压“加上”一个升压,来实现升降压。

SEPIC拓扑:集成了Boost和Flyback拓扑结构3.Cuk、Sepic、Zeta拓扑通过基本拓扑直接组合,形成了三个有实用价值的拓扑结构:Cuk、Sepic、Zeta。

Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联,Sepic的本质是Boost和Buck-Boost串联,Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。

但是里面有些细节按照电流的方向在演进的过程中调整了二极管的方向,两极串联拓扑节省了复用的器件。

通过这样串联和演进,产生了新的三个电源拓扑。

同时,如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑。

4.四开关Buck-Boost拓扑同时,如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑5.反激、正激、推挽拓扑的演进利用变压器代替电感,可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack即反激变换器(反激的公式来看又是很像Buck-Boost,这里变压器不同于电感,也有说法会说反激是Buck-Boost变过来的)。

可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递,就形成正激变换器。

将两个正激变换器进行并联,可以形成推挽拓扑。

正激的变压器,是直接输送能量过去,而不是像反激变压器那样传递能量。

第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理

第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理
• 1.平均电流反馈:响应速度慢 • 2.逐周过电流保护:检测瞬时电流,响应快 • 3.电压滞环的电压型控制:又称打嗝型控制 (hiccup-mode),当输出电压低于设定值时,开 关管才开通,否则开关管处于常关的状态。 • 4.常用控制芯片:TL494,SG3525
电压型控制的优点
• 1。单环控制,易于设计和分析; • 2。噪声裕量大; • 3。多路输出时,交叉调节性能好。
负载
0
x
PWM比较器 + C1 z=xy
R3
PI调节器
X为误差信号
+
Vref
将前面各个环节的传递函数代入上述控制系统,并进行 归一化后可以得到博德图。从博德图可知,电压模式控 制的开关电源,其稳定性和动态特性之间的矛盾比较突 出。(参阅教材和参考书得到此问题的详尽解释)
电压型控制的过电流保护形式 及其常用控制芯片
一、电压控制模式和电流控制模式
开关电源的控制模式分为:电压控制模式(Voltage Mode Control)和电流控制模式(Current Mode Control)两种。 电压控制模式:仅有一个输出电压反馈控制环。 电流控制模式:输出电压反馈控制外环和电流控制内环。 电流控制模式分类:峰值电流、滞环电流和平均电流控 制模式三种。
t=0
Qs =
π ( M1 − M 2 + 2M c )
2( M 1 + M 2 )
, 通过合理选择 M c,就可以使 Qs > 0,
MC − M2 n ] e0 从而保证系统的稳定。 此时误差en = [ M C + M1
峰值电流控制的优缺点及其 集成电路芯片
优点:(1)系统得稳定性增强,响应速度快(能够直接将干

开关电源工作频率的原理分析

开关电源工作频率的原理分析
相对于十多安培的检测电流,该电流下降效应并不明显。
6、结语
电流检测在电流控制中起着重要的作用,电流检测分为电阻检测和电流互感器检测。为了减少损耗,常采用电流互感器检测。在电流互感器检测电路的设计中,要充分考虑电路拓扑对检测效果的影响,综合考虑电流互感器的饱和问题和副边电流的下垂效应,以选择合适的磁芯复位电路、匝比和检测电阻。
(三)混合调制
导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
第三节开关电源的发展和趋势
1955年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。
3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。
4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
(二)控制电路
一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
2、电流检测电路的实现
在电流环的控制电路中,电流放大器通常选择较大的增益,其好处是可以选择一个较小的电阻来获得足够的检测电压,而检测电阻小损耗也小。
电流检测电路的实现方法主要有两类:电阻检测(resistivesensing)和电流互感器(currentsensetransformer)检测。

关于电力操作电源两种控制方式的比较doc-关于电力操作电

关于电力操作电源两种控制方式的比较doc-关于电力操作电

关于电力操作电源两种控制方式的比较doc-关于电力操作电引言开关电源是一个闭环的自动操纵系统,开关电源的操纵环节的设计是其设计的重要组成部分。

其常用的设计步骤是对主电路建立小信号模型,作出开环波特图,然后按照性能指标要求,运用经典自动操纵理论,设计校正系统,使系统具有良好的稳态和暂态性能。

专门多研究者对开关电源的操纵系统进行了分析[1][4]。

应用在电力领域的开关电源一样要求能工作在恒压和恒流两种模式,在操纵上有两种常用的实现方式:一种是采纳并联式双环操纵,在系统中建立两个独立的电压环和电流环。

这种操纵方式简单稳固,容易设计,稳固时只工作在某个单环操纵下,两个操纵环可不能互相干扰,能够保证专门好的恒压和恒流精度。

另一种是采纳串级式双环操纵,当系统工作在恒压模式下时是用双环操纵,工作在恒流模式下是用单环操纵。

电力操作电源一样为并联工作的模块式电源,在这种并联运行的电源中限流特性十分重要,否则当一台模块退出工作时,其它模块会因不能及时限流而引起连锁反应,相继爱护退出工作。

另外,从操纵的角度来讲,减小运行参数对操纵系统稳固性的阻碍,增强系统的鲁棒性是专门重要的。

本文通过对两种操纵方式进行建模分析,对两种操纵方式的限流速度和操纵稳固性进行了比较,并通过实验得到了验证。

2两种操纵方式分析21并联式双环操纵方式这种操纵方式电路原理图如图1所示,使用两个并联的单环分不实现电路的恒压和恒流功能,电压环PI调剂器输出和电流环PI调剂器输出均通过一个二极管接到三角波比较器的正输入端,电路工作时,若电压环PI调剂器输出UV1小于电流环PI调剂器输出UC1,则DV1导通,电路工作在电压环操纵模式;反之DC1导通,电路工作在电流环操纵模式。

这种操纵方式下,在稳固工作时,电压环和电流环只有一个环在工作,可不能互相干扰。

而且单环操纵的设计和分析都相图1并联式双环操纵方式的电路原理图图2电压环单环操纵模式下的电路方框图图3电流环单环操纵模式下的电路方框图图4电压环单环开环波特图图5电流环单环开环波特图对简单。

【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型

【很完整】牛人教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型

【很完整】⽜⼈教你开关电源各功能部分原理分析、计算与选型1 开关电源介绍此⽂档是作为张占松⾼级开关电源设计之后的强化培训,基于计划安排,由申⼯讲解了变压器设计之后,在此⽂章中简单带过变压器设计原理,重点讲解电路⼯作原理和设计过程中关键器件计算与选型。

开关电源的⼯作过程相当容易理解,其拥有三个明显特征:开关:电⼒电⼦器件⼯作在开关状态⽽不是线性状态⾼频:电⼒电⼦器件⼯作在⾼频⽽不是接近⼯频的低频直流:开关电源输出的是直流⽽不是交流也可以输出⾼频交流如电⼦变压器1.1 开关电源基本组成部分1.2 开关电源分类:开关电源按照拓扑分很多类型:buck boost 正激反激半桥全桥 LLC 等等,但是从本质上区分,开关电源只有两种⼯作⽅式:正激:是开关管开通时传输能量,反激:开关管关断时传输能量。

下⾯将以反激电源为例进⾏讲解。

1.3 反激开关电源简介反激⼜被称为隔离buck-boost 电路。

基本⼯作原理:开关管打开时变压器存储能量,开关管关断时释放存储的能量反激开关电源根据开关管数⽬可分为双端和单端反激。

根据反激变压器⼯作模式可分为CCM 和DCM 模式反激电源。

根据控制⽅式可分为PFM 和PWM 型反激电源。

根据驱动占空⽐的产⽣⽅式可分为电压型和电流型反激开关电源。

我们所要讲的反激电源精确定义为:电流型PWM 单端反激电源。

1.4 电流型PWM 单端反激电源此类反激电源优点:结构简单价格便宜,适⽤⼩功率电源。

此类反激电源缺点:功率较⼩,⼀般在150w 以下,纹波较⼤,电压负载调整率低,⼀般⼤于5%。

此类反激电源设计难点主要是变压器的设计,特别是宽输⼊电压,多路输出的变压器。

2 举例讲解设计过程为了更清楚了解设计中详细计算过程,我们将以220VAC-380VAC 输⼊,+5V±3%(5A),±15±5%(0.5A)三路共地输出反激电源为例讲解设计过程。

提出上⾯要求,选择思路如下:提出上⾯要求,选择思路如下:电源总输出功率P=5*5W+15*0.5*2=40W 功率较⼩,可以选择反激开关电源。

开关电源三大拓扑

开关电源三大拓扑

开关电源三大基本拓扑1、摘要开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中,设计师或是自行设计电源或是购买电源模块,但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。

本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑:Buck、Boost、Buck-Boost,并就这三者拓扑之间进行了简单地组合,得到了非常巧妙的电路,例如:正负输出电源、双向电源等,能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。

2、开关电源基础拓扑开关电源三大基础拓扑为:Buck、Boost、Buck-Boost,大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式,下面以电感连续模式进行简单介绍。

2.1Buck降压型Buck降压型电路拓扑,有时又称为Step-down电路,其典型的电路结构如下图1所示:Buck电路的工作原理为:当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候,忽略MOS管的导通压降,等效如图2,电感电流呈线性上升,MOS导通时电感正向伏秒为:当PWM驱动低电平的时候,MOS管截止,电感电流不能突变,经过续流二极管形成回路(忽略二极管电压),给输出负载供电,此时电感电流下降,如下图3所示,MOS截止时电感反向伏秒为:D为占空比,02.2Boost升压型Boost升压型电路拓扑,有时又称为step-up电路,其典型的电路结构如下图4所示:同样地,根据Buck电路的分析方式,Boost电路的工作原理为:2.3Buck-Boost极性反转升降压型Buck-Boost电路拓扑,有时又称为Inverting,其典型的电路结构如下图5所示:同样地,根据Buck电路的分析方式,Buck-Boost电路的工作原理为:3、Buck与Buck-Boost组合金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计,是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品,效率最高可达96%,不需要额外增加散热片,同时还兼有短路保护和过热保护,值得说明的是它能够完美支持负输出。

开关电源电压和电流两种控制类型

开关电源电压和电流两种控制类型

开关电源电压和电流两种控制类型开关电源有两种控制类型,一种是电压控制(Voltage Mode Control),另一种是电流控制(Current Mode Control)。

二者有各自的优缺点,很难讲某种控制类型对所有应用都是最优化的,应根据实际情况加以选择。

1、电压控制型开关电源的基本原理是什么?电压控制是开关电源最常用的一种控制类型。

以降压式开关稳压器(即Buck变换器)为例,电压控制型的基本原理及工作波形分别如图2-2-2(a)、(b)所示。

电压控制型的特点是首先通过对输出电压进行取样(必要时还可增加取样电阻分压器),所得到的取样电压UQ就作为控制环路的输入信号;然后对取样电压UQ和基准电压UREF进行比较,并将比较结果放大成误差电压Ur,再将Ur送至PWM 比较器与锯齿波电压UJ进行比较,获得脉冲宽度与误差电压成正比的调制信号。

图中的振荡器有两路输出,一路输出为时钟信号(方波或矩形波),另一路为锯齿波信号,CT为锯齿波振荡器的定时电容。

T为高频变压器,VT为功率开关管。

降压式输出电路由整流管VD1、续流二极管VD2、储能电感L和滤波电容CO组成。

PWM锁存器的R 为复位端,S为置位端,Q为锁存器输出端,输出波形如图2-2-2(b)所示。

图2-2-2电压控制型开关电源的基本原理及工作波形(a)基本原理;(b)工作波形2、电压控制型开关电源有哪些优点?电压控制型开关电源具有以下优点:(1)它属于闭环控制系统,且只有一个电压反馈回路(即电压控制环),电路设计比较简单。

(2)在调制过程中工作稳定。

(3)输出阻抗低,可采用多路电源给同一个负载供电。

3、电压控制型开关电源有哪些缺点?电压控制型开关电源的主要缺点如下:(1)响应速度较慢。

虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻RS,但RS并未接入控制环路。

因此,当输入电压发生变化时,必须等输出电压发生变化之后,才能对脉冲宽度进行调节。

由于滤波电路存在滞后时间,输出电压的变化要经过多个周期后才能表现出来。

第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理

第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理

(一)电压控制模式
+ -
电压调 节器
PWM比 较器
主电路
电压型控制的最基本特点:误差电压信号与参考电压信号 经过电压调节器后被输入到PWM比较器,与振荡器产生的 三角波或者锯齿波信号进行比较。需要专门的过流保护环 节。
Vdc
1 u(t) D1 D2
L 2
D 1
2 R1
Vo
M1 C1 D4 D5 R2
iR
IL0 M1
M2
iL’
t=0 DTs e t=0 D’Ts
iL
' ∆i L = i L − i L
峰值电流模式控制系统中电感电流对扰动的响应
M2 n 误差en = [ − ] e0 , M 1、M 2分别为电感电流上升段的斜率和 M1 M1 D' = 。 下降段的斜率。 M2 D
iR
IL0
DTs D’Ts
电流型控制和电压型控制 模式的选择
优先考虑电压型控制模式(具有前馈)的情况有: ①较宽的输入电压范围且输出负载变化范围大的场合; ②输入电压低或者负载电流太小,使得电流上升率太低且 不能实现稳定的PWM调节场合; ③在大功率且干扰大的应用场合,使得电流波形中的噪声 难以处理,必须选用电压型控制; ④要求具有多路输出电压且能较好地进行交互调节; ⑤在变压器次级使用可饱和电抗器进行辅助调节; ⑥在需要避免双环控制和斜坡补偿的应用场合。
,
Qs =
π (M1 − M 2 )
2( M 1 + M 2 )
为阻尼系数, ϖ s为开关频率对应的角频 率。
如果M 1 ≤ M 2 , 则Qs ≤ 0,则电流环的传递函数 的特征根的实部 大于零,意味着系统不 稳定。
解决峰值电流模式不稳定问题的 斜坡补偿法

开关电源中的电流型控制模式

开关电源中的电流型控制模式

开关电源中的电流型控制模式摘要:讨论了开关电源中电流反馈控制模式的工作原理、优缺点,以及与之有关的斜波补偿技术。

关键词:开关电源;电流型控制;斜波补偿1引言PWM型开关稳压电源是一个闭环控制系统,其基本工作原理就是在输入电压、内部元器件参数、外接负载等因素发生变化时,通过检测被控制信号与基准信号的差值,利用差值调节主电路功率开关器件的导通脉冲宽度,从而改变输出电压的平均值,使得开关电源的输出电压保持稳定。

以开关电源中的降压型变换为例(其它类型如正激型、推挽型等,均可由降压型派生得到),图1表示了该变换器的主电路的基本拓扑结构。

图1降压型开关电源根据选用不同的PWM控制模式,图1电路中的输入电压Uin、输出电压Uo、开关功率器件电流(可从A点采样)、输出电感电流(可从B或C点采样)均可作为控制信号,用于完成稳压调节过程。

目前在开关电源中广泛使用的控制方式是通过对输出电压或电流(功率开关器件或输出电感上流过的电流)进行采样,即形成2类控制方式:电压控制模式与电流控制模式。

2电流控制模式的工作原理图2为检测输出电感电流的电流型控制的基本原理框图。

它的主要特点是:将采样得到的电感电流直接反馈去控制功率开关的占空比,使功率开关的峰值电流直接跟随电压反馈电路中误差放大器输出的信号。

从图2中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统,外环由输出电压反馈电路形成,内环由互感器采样输出电感电流形成。

在该双环控制中,由电压外环控制电流内环,即内环电流在每一开关周期内上升,直至达到电压外环设定的误差电压阈值。

电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的,并且监测输出电感电流的动态变化,电压外环只负责控制输出电压。

因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。

图2检测输出电感电流的电流型控制原理框图实际电路以单端正激型电源为例,如图3所示。

误差电压信号Ue送至PWM比较器后,并不是像电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜波比较调宽,而是与一个变化的、峰值代表功率开关上的电流信号(由Rs上采样得到)的三角状波形信号(电感电流不连续)或矩形波上端叠加三角波合成波形信号(电感电流连续)比较,然后得到PWM脉冲关断时刻。

通信开关电源的五种反馈模式

通信开关电源的五种反馈模式

通信开关电源的五种PWM反馈控制模式研究摘要根据实际设计工作经验及有关参考文献比较详细地依据基本工作原理图说明了电压模式峰值电流模式平均电流模式滞环电流模式相加模式等PWM反馈控制模式的基本工作原理发展过程关键波形性能特点及应用要点关键词脉冲宽度调制反馈控制模式开关电源1 引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化内部参数变化外接负载变化的情况下控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈调节主电路开关器件的导通脉冲宽度使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定 PWM的开关频率一般为恒定控制取样信号有输出电压输入电压输出电流输出电感电压开关器件峰值电流由这些信号可以构成单环双环或多环反馈系统实现稳压稳流及恒定功率的目的同时可以实现一些附带的过流保护抗偏磁均流等功能现在主要有五种PWM反馈控制模式下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程基本工作原理详细电路原理示意图波形特点及应用要点以利于选择应用及仿真建模研究2 开关电源PWM的五种反馈控制模式一般来讲正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug 表示控制电路的PWM输出驱动信号根据选用不同的PWM反馈控制模式电路中的输入电压Uin输出电压Uout开关器件电流(由b点引出)电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号输出电压Uout在作为控制取样信号时通常经过图2所示的电路进行处理得到电压信号Ue Ue再经处理或直接送入PWM 控制器图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三将输出电压与给定电压Uref 的差值进行放大及反馈保证稳态时的稳压精度该运放的直流放大增益理论上为无穷大实际上为运放的开环放大增益将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较干净的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分衰减交流高频成分因为开关噪声的频率较高幅值较大高频开关噪声衰减不够的话稳态反馈不稳高频开关噪声衰减过大的话动态响应较慢虽然互相矛盾但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是低频增益要高高频增益要低对整个闭环系统进行校正使得闭环系统稳定工作输入电压电流等信号在作为取样控制信号时大多也需经过处理由于处理方式不同下面介绍不同控制模式时再分别说明2.1 电压模式控制PWM (Voltage-mode Control PWM)图3(a)为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图电压模式控制PWM是60年代后期开关稳压电源刚刚开始发展而采用的第一种控制方法该方法与一些必要的过电流保护电路相结合至今仍然在工业界很好地被广泛应用电压模式控制只有一个电压反馈闭环采用脉冲宽度调制法即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜坡相比较通过脉冲宽度调制原理得到当时的脉冲宽度见图3(a)中波形所示逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时因为主电路有较大的输出电容C及电感L相移延时作用输出电压的变小也延时滞后输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后才能传至PWM比较器将脉宽展宽这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因电压模式控制的优点PWM三角波幅值较大脉冲宽度调节时具有较好的抗噪声裕量占空比调节不受限制对于多路输出电源它们之间的交互调节效应较好单一反馈电压闭环设计调试比较容易对输出负载的变化有较好的响应调节缺点对输入电压的变化动态响应较慢补偿网络设计本来就较为复杂闭环增益随输入电压而变化使其更为复杂输出LC滤波器给控制环增加了双极点在补偿设计误差放大器时需要将主极点低频衰减或者增加一个零点进行补偿在传感及控制磁芯饱和故障状态方面较为麻烦复杂改善加快电压模式控制瞬态响应速度的方法有二种一是增加电压误差放大器的带宽保证具有一定的高频增益但是这样容易受高频开关噪声干扰影响需要在主电路及反馈控制电路上采取措施进行抑制或同相位衰减平滑处理另一方法是采用电压前馈模式控制PWM技术原理如图3(b)所示用输入电压对电阻电容(RFF CFF)充电产生的具有可变化上斜坡的三角波取代传统电压模式控制PWM中振荡器产生的固定三角波此时输入电压变化能立刻在脉冲宽度的变化上反映出来因此该方法对输入电压的变化引起的瞬态响应速度明显提高对输入电压的前馈控制是开环控制而对输出电压的控制是闭环控制目的是增加对输入电压变化的动态响应速度这是一个有开环和闭环构成的双环控制系统2.2 峰值电流模式控制PWM (Peak Current-mode Control PWM)峰值电流模式控制简称电流模式控制它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源在70年代后期才从学术上作深入地建模研究直至80年代初期第一批电流模式控制PWM集成电路UC3842UC3846的出现使得电流模式控制迅速推广应用主要用于单端及推挽电路近年来由于大占空比时所必需的同步不失真斜坡补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差电流模式控制面临着改善性能后的电压模式控制的挑战如图4所示误差电压信号 Ue 送至PWM比较器后并不是象电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜坡比较而是与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号U比较然后得到PWM脉冲关断时刻因此(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脉冲宽度电流模式控制是一种固定时钟开启峰值电流关断的控制方法因为峰值电感电流容易传感而且在逻辑上与平均电感电流大小变化相一致但是峰值电感电流的大小不能与平均电感电流大小一一对应因为在占空比不同的情况下相同的峰值电感电流的大小可以对应不同的平均电感电流大小而平均电感电流大小才是唯一决定输出电压大小的因素在数学上可以证明将电感电流下斜坡斜率的至少一半以上斜率加在实际检测电流的上斜坡上可以去除不同占空比对平均电感电流大小的扰动作用使得所控制的峰值电感电流最后收敛于平均电感电流1因而合成波形信号U要有斜坡补偿信号与实际电感电流信号两部分合成构成当外加补偿斜坡信号的斜率增加到一定程度峰值电流模式控制就会转化为电压模式控制因为若将斜坡补偿信号完全用振荡电路的三角波代替就成为电压模式控制只不过此时的电流信号可以认为是一种电流前馈信号见图4所示当输出电流减小峰值电流模式控制就从原理上趋向于变为电压模式控制当处于空载状态输出电流为零并且斜坡补偿信号幅值比较大的话峰值电流模式控制就实际上变为电压模式控制了峰值电流模式控制PWM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快速按照逐个脉冲工作的功率级是由电流内环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态变化因而电压外环仅需控制输出电容不必控制LC储能电路由于这些峰值电流模式控制PWM具有比起电压模式控制大得多的带宽峰值电流模式控制PWM的优点: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响应均快控制环易于设计输入电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相妣美简单自动的磁通平衡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自动均流并联功能缺点占空比大于50%的开环不稳定性存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差闭环响应不如平均电流模式控制理想容易发生次谐波振荡即使占空比小于50%也有发生高频次谐波振荡的可能性因而需要斜坡补偿对噪声敏感抗噪声性差因为电感处于连续储能电流状态与控制电压编程决定的电流电平相比较开关器件的电流信号的上斜坡通常较小电流信号上的较小的噪声就很容易使得开关器件改变关断时刻使系统进入次谐波振荡电路拓扑受限制对多路输出电源的交互调节性能不好2.3 平均电流模式控制PWM (Average Current-mode Control PWM)平均电流模式控制概念产生于70年代后期平均电流模式控制 PWM集成电路出现在90年代初期成熟应用于90年代后期的高速CPU专用的具有高di/dt动态响应供电能力的低电压大电流开关电源图5(a)所示为平均电流模式控制PWM 的原理图1将误差电压Ue接至电流误差信号放大器(c/a)的同相端作为输出电感电流的控制编程电压信号Ucp U current- program带有锯齿纹波状分量的输出电感电流信号Ui接至电流误差信号放大器(c/a)的反相端代表跟踪电流编程信号Ucp的实际电感平均电流Ui与Ucp的差值经过电流放大器(c/a)放大后得到平均电流跟踪误差信号Uca 再由Uca及三角锯齿波信号U或Us通过比较T器比较得到PWM关断时刻Uca的波形与电流波形Ui反相所以是由Uca的下斜坡对应于开关器件导通时期与三角波U或Us的上斜坡比较产生关断信号T显然这就无形中增加了一定的斜坡补偿为了避免次谐波振荡Uca的上斜坡不或Us的上斜坡能超过三角锯齿波信号UT平均电流模式控制的优点是平均电感电流能够高度精确地跟踪电流编程信号 不需要斜坡补偿调试好的电路抗噪声性能优越适合于任何电路拓扑对输入或输出电流的控制易于实现均流缺点是电流放大器在开关频率处的增益有最大限制双闭环放大器带宽增益等配合参数设计调试复杂 图5(b)为增加输入电压前馈功能的平均电流模式控制非常适合输入电压变化幅度大变化速度快的中国电网情况澳大利亚R-T 公司的48 V/100 A 半桥电路通信开关电源模块实际上采用图5(b)的控制方式2.4 滞环电流模式控制PWM (Hysteretic Current-mode Control PWM)滞环电流模式控制PWM 为变频调制也可以为定频调制2图6所示为变频调制的滞环电流模式控制PWM 将电感电流信号与两个电压值比较第一个较高的控制电压值U c (U c =U e )由输出电压与基准电压的差值放大得到它控制开关器件的关断时刻第二个较低电压值U ch 由控制电压U c 减去一个固定电压值U h 得到U h为滞环带Uch 控制开关器件的开启时刻滞环电流模式控制是由输出电压值Uout控制电压值Uc 及Uch三个电压值确定一个稳定状态比电流模式控制多一个控制电压值Uch 去除了发生次谐波振荡的可能性见图6右下示意图因为Uch1=Uch2图6右下示意图的情况不会出现滞环电流控制模式的优点不需要斜坡补偿稳定性好不容易因噪声发生不稳定振荡缺点需要对电感电流全周期的检测和控制变频控制容易产生变频噪声2.5 相加模式控制PWM (Summing-mode Control PWM)图7所示为相加模式控制PWM的原理图与图3所示的电压模式控制有些相似但有两点不同3一是放大器(e/a)是比例放大器没有电抗性补偿元件控制电路中电容C1较小起滤除高频开关杂波作用主电路中的较小的Lf Cf滤波电路如图中虚线所示,也可以不用也起减小输出高频杂波作用若输出高频杂波小的话均可以不加因此电压误差放大没有延时环节电流放大也没有大延时环节二是经过滤波后的电感电流信号Ui 也与电压误差信号Ue相加在一起构成一个总和信号U与三角锯齿波比较得到PWM控制脉冲宽度相加模式控制PWM 是单环控制但它有输出电压输出电流两个输入参数如果输出电压或输出电流变化那么占空比将按照补偿它们变化的方向而变化相加控制模式的优点是动态响应快比普通电压模式控制快35倍动态过冲电压小输出滤波电容需要较少相加模式控制中的Ui注入信号容易用于电源并联时的均流控制缺点是需要精心处理电流电压取样时的高频噪声抑制3 结论1)不同的PWM反馈控制模式具有各自不同的优缺点在设计开关电源选用时要根据具体情况选择合适的PWM的控制模式2)各种控制模式PWM反馈方法的选择一定要结合考虑具体的开关电源的输入输出电压要求主电路拓扑及器件选择输出电压的高频噪声大小占空比变化范围等3)PWM控制模式是发展变化的,是互相联系的在一定的条件下是可以互相转化的参考文献1 Power Supply Control Products(PS)Data Book, Unitrode from Texas Instruments 20002 Anunciada V , Silva M New Constant-Frequency Current Mode Control for Power Converters, Stable for all values of Duty Ratio, and Usable in All Four Quadrants .IEEE Transaction on Industrial Electronics, 1990,37(4) 40453 Lenk,Ron Summing-Mode Control,PCIM, 1999 ,(5):2435。

电流模式与电压模式

电流模式与电压模式

电源变换器中电流模式和电压模式相互转化adlsong摘要摘要::本文先简单的介绍了电流模式和电压模式的工作原理和这两种工作模式它们各自的优缺点;然后探讨了理想的电压模式利用输出电容ESR 取样加入平均电流模式和通过输入电压前馈加入电流模式的工作过程。

也讨论了电流模式在输出轻载或无负载时,在使用大的电感或在占比大于0.5加入斜坡补偿后,系统会从电流模式进入电压模式工作过程。

关键词关键词::电流模式,电压模式,转化,斜坡补偿Mutual Variation between Current Mode and V oltage Mode in PowerSupply Converter(AOS Semiconductor Co., Ltd., Shanghai 201203)Abstract: The operation principle and features of current mode and voltage mode are introduced in this paper. The converter at voltage mode will own good dynamic performances of current mode when current signal via ESR of output capacitance or input voltage forward feedback is imposed into control loop of voltage mode. The converter at current mode will go intocycle. Key words: 目前,电压模式和电流模式是开关电源系统中常用的两种控制类型。

通常在讨论这两种工作模式的时候,所指的是理想的电压模式和电流模式。

电流模式具有动态响应快、稳定性好和反馈环容易设计的优点,其原因在于电流取样信号参与反馈,抵消了由电感产生的双极点中的一个极点,从而形成单阶的系统;但正因为有了电流取样信号,系统容易受到电流噪声的干扰而误动作。

开关电源的基本拓扑结构

开关电源的基本拓扑结构

开关电源基本拓扑
10
电感电流临界连续(TM)
Io
1 2 iLf
max
iLf
max
Vin Vo Lf
DyTs
(1.14) (1.15)
若用IoG表示临界电流连续的负载电流, then
I oG
Io
1 2
I Lf
max
I oG
Vin Vout 2Lf fs
Dy
(1.16)
开关电源基本拓扑
11
Vin = constant (输入电压恒定)
Vout Lf
Ton
Vin
Vout Lf
Ts Dy
(1.10)
iLf
Vout Lf
Toff
Vout Lf
Ts D
where
D
T' off
Ts
(1 Dy )
Vout Dy Vin Dy D
Io
1 Ts
I Lf max 2
(Ton
T' off
)
1 2 I Lf max(Dy D)
(1.11) (1.12) (1.13)
开关电源基本拓扑
32
From (1.2 ) & (1.4)
Vout Vin
Dy
(1.6)
I0
I Lf
m in
I Lf 2
max
(1.7)
Q 1 iLf Ts 22 2
Vo
Q Cf
(1 Dy )Vo
8Lf C f
f
2 s
(1.8)
开关电源基本拓扑
8
Fig 1.3
开关电源基本拓扑
电流断续时的工作模式 (DCM)

几种常见的开关电源拓扑结构及应用

几种常见的开关电源拓扑结构及应用

几种常见的开关电源拓扑结构及应用什么是拓扑呢?所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式,而磁性元件设计,闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。

最基本的拓扑是Buck(降压式)、Boost(升压式)和Buck/Boost(升/降压),单端反激(隔离反激),正激、推挽、半桥和全桥变化器。

下面简单介绍一下常用的开关电源拓扑结构。

Buck电路首先我们要讲的就是Buck电路。

Buck电路也成为降压(step-down)变换器。

它的电路图是下面这样的:晶体管,二极管,电感,电容和负载构成了主回路,下方的控制回路一般采用PWM(脉冲宽度调制)芯片控制占空比决定晶体管的通断。

Buck电路的功能是把直流电压Ui转换成直流电压Uo,实现降压目的。

展开剩余88%反激变换器反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源,与之对应的有正激式开关电源。

反激(FLY BACK),具体是指当开关管接通时,输出变压器充当电感,电能转化为磁能,此时输出回路无电流;相反,当开关管关断时,输出变压器释放能量,磁能转化为电能,输出回来中有电流。

反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。

应用最多的是单端反激式开关电源。

优点:元器件少、电路简单、成本低、体积小,可同时输出多路互相隔离的电压;缺点:开关管承受电压高,输出变压器利用率低,不适合做大功率电源。

Boost电路Boost(升压)电路是最基本的反激变换器。

Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。

上面的图就是Boost电路图。

Boost电路是一个升压电路,它的输出电压高于输入电压。

Buck/Boost变换器Buck/Boost变换器:也叫做升降压式变换器,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器,但它的输出电压的极性与输入电压相反。

Buck/Boost变换器可以看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成,合并了开关管。

反激式开关电源的设计

反激式开关电源的设计

在设计多输出隔离开关电源和输入为48V 以下的应用电源时,反激拓扑是最常见的拓扑技术。

本文讲述了使用LM3488来设计一个低成本的不连续模式的反激拓扑,LM3488是一个用于开关调机器的高效率低侧的N 通道控制器。

本文将指导读者从理论方法直到完整实用的方案的设计。

要充分认识反激式电源的设计,需要回顾反激式电源的理论知识和开关电源的大致知识,例如连续与不连续操作模式,电流电压模式,和高频变压器设计的所有相关问题。

反激变换器是基于降压升压变换器的。

图1中的单电感可以以1:1的比率(如图1-b )分为两个并联连接的电感。

电感的基本功能没有改变,同个电芯上的并联绕组相当于单独的一个绕组。

如果两个绕组的连接点断开的话,当晶体管导通时,绕组L1导通,当二极管导通时,绕组L2导通。

V i(a)V i (b)(c)V i(d)V i图1 反激变换器的由来反激拓扑可以立即从变压器的一次绕组和二次绕组的对立点中辨别出。

主要的困难是电感与变压器的拓扑设计,目前他承担的作用即是能源储存装置又是一个变压器元素。

不同于理想变压器,电流不会同时在两个绕组中流动。

磁化了的一次绕组工作方式类似传统降压升压变换器中的电感。

当晶体管导通时,能力从DC 输入端储存到L1中。

当二极管导通时,能量传递至输出电容器和负载。

电压模式控制与电流模式控制电压模式控制有一个单反馈回路。

PWM 回路如图3-a 所示。

恒定的锯齿三角波Vst 是由一个振荡器与一个恒电流变换的外部电容器所产生的。

误差信号放大器将反馈的输出电压与基准电压作比较,并产生一个误差电压Ve ,Ve 通过一个电压比较器与Vst 相比较。

当Vst 比误差电压Ve 高时,PWM 输出高电平。

电压模式控制并不控制输出电流,因此,负载暂变需要通过输出电压变化了解,然后通过反馈环进行修正。

电流模式控制的优点是使用一个回路(图3-b )实现输出电流与输出电压的控制。

通过改变功率晶体管的占空比来改变电流暂态响应。

开关电源工作频率原理分析

开关电源工作频率原理分析

开关电源工作频率的原理分析一、开关电源的原理和进展趋势第一节高频开关电源电路原理高频开关电源由以下几个部份组成:图12-1(一)主电路从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

2、整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。

3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。

4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。

(二)控制电路一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。

(三)检测电路除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表数据。

(四)辅助电源提供所有单一电路的不同要求电源。

第二节开关操纵稳压原理图12-2开关K以必然的时刻距离重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。

可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能取得持续的能量提供,开关稳压电源必需要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量贮存起来,在开关断开时,向负载释放。

图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。

电感L用以贮存能量,在开关断开时,贮存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载取得持续而稳固的能量,因二极管D使负载电流持续不断,因此称为续流二极管。

在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。

由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。

开关电源反射电压算法

开关电源反射电压算法

开关电源反射电压算法
开关电源的反射电压算法是一种用于计算开关电源输出电压的方法。

该算法通常基于伏秒平衡原则,即输入电压和输出电压在开关周期内的积分值相等。

反射电压的计算方法可以根据不同的开关电源拓扑和控制方式而有所不同。

以下是一些常见的反射电压计算方法:
1.平均电流模式控制:在平均电流模式控制中,开关电源的输出
电压由一个与输出电流成比例的信号进行调节。

通过测量输出电流并根据比例系数计算出相应的输出电压,可以得到反射电压的值。

2.峰值电流模式控制:在峰值电流模式控制中,开关电源的输出
电压由一个与峰值输出电流成比例的信号进行调节。

通过测量峰值输出电流并根据比例系数计算出相应的输出电压,可以得到反射电压的值。

3.脉冲宽度调制(PWM)控制:在PWM控制中,开关电源的输出
电压由一个脉冲宽度可调的信号进行调节。

通过测量PWM脉冲的宽度并根据比例系数计算出相应的输出电压,可以得到反射电压的值。

需要注意的是,反射电压的计算方法需要根据具体的开关电源拓扑和控制方式进行选择和调整。

同时,还需要考虑其他因素的影响,如线路阻抗、噪声和干扰等。

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开关电源拓扑电压模式与电流模式的比较
作者:罗伯特.曼诺
Unitrode公司的IC公司拥有自成立以来一直活跃在前沿的发展控制电路来实现国家的最先进的级数在电源技术。

在多年来许多新产品已推出使设计人员能够在易于应用新的创新电路拓扑结构。

由于每一种新的拓扑声称提供改进过的这以前是可用的,它是合理的期望一些混乱将与引进的UCC3570的生成 - 一种新的电压模式控制器介绍我们告诉了近10年后世界上目前的模式是这样的优越方法。

但事实却是,没有一个统一的拓扑结构是最适合所有的应用程序。

此外,电压模式控制如果更新了现代化的电路和工艺的发展 - 大有作为今天的高性能用品的设计师和是一个可行的竞争者为电源设计人员的重视。

要回答的问题是,它的电路拓扑结构最好是为一个特定的应用程序时,必须从的每一种方法的两个优点和缺点的认识。

下面的讨论尝试这样做以一致的方式为这两个电源的控制算法。

电压模式控制这是用于在第一开关的方法调节器的设计和它服务的行业以及为多年本电压模式配置。

这种设计的主要特点是:有一个单一的电压反馈路径,以脉冲宽度调制,通过比较所执行的以恒定的倾斜波形电压误差信号。

电流限制必须分开进行。

电压模式控制的优点有:
1.单个反馈回路更易于设计和分析。

2.大振幅锯齿波为一个稳定的调制过程提供良好的噪声容限。

3. 低阻抗功率输出为多路输出电源提供更佳交叉调整。

电压模式控制的缺点:
1.任何改变线路或负载必须首先被检测作为输出的变化,然后由校正反馈回路。

这通常意味着响应速度慢。

2.输出滤波器将两个极点的控制循环要求无论是占主导地位的极低频滚降在误
差放大器或在补偿加零。

3.补偿是通过进一步复杂化,即环增益随输入电压而变化。

电流模式控制上述的缺点是相对显著,因为,设计师们在它的介绍非常积极地考虑所有被缓解电流模式控制这种拓扑结构。

如可以看到的从图2中,基本电流模式的图
控制使用振荡器只能作为一个固定频率时钟和斜坡波形被替换为从输出电感电流产生的信号。

而这种控制技术提供的优点包括以下内容:
1. 由于电感电流上升与输入电压 - 武定一个斜坡,这个波形会回应马上到线电压的变化,消除双方的延迟反应和增益变化与输入电压变化。

2. 由于误差放大器现在用命令的输出电流而不是电压,输出电感的影响被最小化现在的过滤器只提供一个单极到反馈回路(至少在感兴趣的正常区域)。

这允许在可比的电压模式电路更简单补偿和更高的增益带宽。

3. 电流模式电路额外的好处包括固有的脉冲逐脉冲限流仅仅通过钳位误差放大器的命令,当多个功率单元并联共享以及提供方便的负荷。

而改进提供了电流模式令人印象深刻的是,这项技术在设计过程中还带有其独特的一套必须解决的问题。

一些这些清单已概述如下:
1.现在有两个反馈回路,使电路的分析更加困难。

2. 控制回路在50%以上的工作周期变得不稳定,除非斜率补偿。

3. 由于控制调制是基于从输出电流,谐振中导出的信号功率级可插入噪声到控制回路。

4. 特别麻烦的噪声源是前沿电流尖峰,通常是由变压器绕组间电容和输出整流器恢复电流产生的。

5. 随着控制回路迫使电流驱动,负载调节更糟糕的是和耦合电感需要得到可以接受的交叉调节具有多个输出。

因此,从以上我们可以得出这样的结论,电流模式控制将缓解很多的局限性的电压模式下,它也有助于一组设计师新的挑战。

然而,随着从最近的事态发展,获得的知识在功率控制技术,电压模式控制的重新评价表明,有替代的方法来纠正它的主要弱点,其结果是UCC3570。

重新审视电压模式控制
UCC3570对电压模式控制所做的两项主要改进是电压前馈和较高频率能力,前者用于消除输入电压变化的影响,后者则允许将输出滤波器的极点置于标准控制环路带宽范围以上。

电压前馈是通过使斜坡波形的斜率与输入电压成正比来实现的。

这提供了一个对应和校正的占空比调制,而无需反馈环路采取任何动作。

结果是获得了一个恒定的控制环路增益以及针对输入电压变化的瞬时响应。

较高频率能力是通过对该IC使用BiCMOS加工工艺而得以实现的,这产生了较小的寄生电容和较低的电路延迟。

于是,电压模式控制的许多问题都有所缓解,而并未招致电流模式控制的麻烦。

选择电路拓扑结构
以上所有的讨论均不应给您留下“电流模式控制不再有用武之地”的印象——而只应是“在当今的环境中,电流模式和电压模式这两种拓扑结构都可以是适用的选择”。


对每一种特定的应用,某些设计依据有可能表明这一种或另一种拓扑结构更加适合。

部分设计依据概述如下:
在以下场合可考虑使用电流模式:
1.电源输出将是一个电流源或非常高的输出电压。

2.对于某个给定的开关频率,需要最快的动态响应。

3.应用针对的是一个输入电压变化相对受限的DC/DC转
换器。

4.需要可并联性 (parallelability) 和负载均分的模块化应用。

5.在变压器磁通平衡很重要的推挽电路中。

6.在要求使用极少组件的低成本应用中。

而在以下场合中则可以考虑使用具前馈的电压模式:
1.有可能存在很宽的输入电压和/或输出负载变化范围。

2.特别是在低电压-轻负载条件下,此时,电流斜坡斜率过于平缓,不利于实现稳定的PWM操作。

3.高功率应用和/或噪声应用(这里,电流波形上的噪声将难以控制)。

4.需要多个输出电压以及较好的交叉调制性能。

5.可饱和电抗器控制器将被用作辅助次级侧稳压器。

6.需要避免双反馈环路和/或斜坡补偿之复杂性的应用。

按照这些设计依据,UCC3750针对中低功率、隔离、初级侧控制应用进行了优化(借助隔离型前馈)。

除了上述的控制特性之外,该器件还针对此类工作在性能方面实现了诸多的提升。

不过,鉴于这并非本文的讨论议题,感兴趣的读者可以查阅该产品的数据表以了解更多的相关信息。

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