DC-DC变换器的电流控制方式

第4章 DC/DC变换器的电流控制方式
PC&C
4.1 简介 4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡 4.3 峰值电流控制下的一阶模型 4.4 峰值电流控制下的精确模型 4.5 DCM下的峰值电流控制 4.6 平均电流控制 4.7 小结
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－＋
Vref
在平均电流控制中，通常选取电感电流作为反馈信号，由于电感电流中含有大量的
纹波及开关谐波，通常采用串联电阻或霍尔电流传感器。
iL

vcp Rs
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
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当 当
因此，稳定条件为：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
D=1/3时，系统稳定运行
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
引入斜坡补偿消除次谐波振荡： Q1关断条件变为：
多个开关变换器并联运行时，可以采用单电压环，多电流内环的工作方 式，电压环向电流环提供相同的参考信号vcp ，实现并联均流的效果； 电流内环的引入扩展了系统输入电压的范围，允许输入电压有较大的交 流成分，减小了对输入滤波电容的依赖，提高了系统的性能；
改善开关调节系统的稳定性，电流环的控制对象为一阶积分环节，所以 电流环具有很好的稳定性，同时整个内环系统对外等效为一个恒流源特性， 对于外环电压环节亦可等效为一个单极点系统，因此电压控制环的相位裕 度大，提高了系统的稳定性。
4.1 简介
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平均电流控制的特点：
该模式实际上就是我们常说的双环控制系统； 引入电流反馈，可以提高系统的稳态和动态性能。任何一种扰动，都会 形成同步的电感电流变化，这样就可以通过电流传感器使电流内环开始进 行调节，而无须像电压单环控制方式中等到输出电压发生变化才开始工作；
限制功率开关器件的最大电流值，在双环系统中，由电压控制器的输出 信号vcp提供最大电流的限制信号，限制功率开关管的最大电流或平均电流， 实现了过流保护；
Buck-Boost变换器：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
稳态下：
经过阶段I： 可得占空比d：
经过阶段II：
可得稳态下：
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
局部放大：
经过阶段I：
可得占空比d： 经过阶段II：
ic IL0 m1DTs ic IL0 iˆL (0) m1(D dˆ)Ts
可得稳态下：
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稳态 波形 扰动后 波形
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
例：D=0.6时，不稳定运行
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
观察下面CCM下的电感电流波形：
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其中的电感电流斜率m1和-m2 Buck变换器：
Boost变换器：
B来自百度文库ck变换器
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4.1 简介
1. 峰值电流控制
在峰值电流控制中，器件峰值电流值 取代了占空比信号作为控制输入。
控制信号 开关电流
开关状态
导通
关断
时钟信号 开通器件
比较器信号 关断器件
Buck变换器
开关器 件电流
控制输入
比较器
触发器
峰值电流控制器
调节器
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4.1 简介
2. 平均电流控制
Vg d
L
iL
＋
C
Rv
H(s)
－
Rs
PWM
vca 电流控 制器
vRs －＋ vcp
电压控 制器
vo
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4.2 峰值电流控制中的次谐波振荡
对电感电流进行扰动：
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稳态 波形
扰动后 波形
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4.1 简介
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峰值电流控制特点：
动态特性简单可控，电感极点转移至高频段； 输出电压控制精度提高，具有大的相角裕度，无需采用超前 补偿网络； 必须采集半导体器件的电流信号，该信号还可作为过流保护 输入得到更好的控制性能； 通过对峰值电流的控制输入ic(t)的调节，便可限制开关器件的 最大峰值电流； 桥式、推挽式变换器中常见的变压器磁饱和问题得到解决； 具有对噪声敏感的缺点。