开关电源中的电流型控制模式

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1、开关电源中的电流型控制模式

2、第1摘要：讨论了500)this.style.ouseg(this)">图1降压型开关电源根据选用不同的P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500)this.style.ouseg(this)">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P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

3、，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P脉冲关断时刻。在电路中，电流的采样通常使用一只在MOSFET源极与地之间串联的电阻完成，有时为了提高效率，也可通过在MOSFET源极上接一只电流互感器获得电流采样信号。图4为各相关点的波形。图3电路稳压原理可以简述如下：当输入电压变化时，由于变压器的初级电流上升率发生变化，即Ur波形上端的三角波部分的斜率变化，导致Ur与Ue相交的时间提前或滞后，从而使输出脉冲宽

4、度变化，达到输出电压值的稳定；而当负载发生变化时，Ur与Ue同时变大或变小，使得电感电流对输出滤波电容的充电电流发生变化，以保持输出电压稳定。3电流型控制的优缺点31电流型控制模式的优点1)线性调整率（电压调整率）非常好，这是因为输入电压的变化立即反映为电感电流的变化，无须经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度，再加上输出电压到误差放大器的控制，使得电压调整率更好。由于对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应快，故适合于负载快速变化时对响应速度要求较高的场所。2)虽然电源的L－C滤波电路为二阶电路，但增加了电流内环控

5、制后，只有当误差电压发生变化时，才会导致电感电流发生变化。即误差电压决定电感电流上升的程度，进而决定功率开关的占空比。因此，可看作是一个电流源，电感电流与负载电流之间有了一定的约束关系，使电感电流不再是独立变量，整个反馈电路变成了一阶电路，由于反馈信号电路与电压型相比，减少了一阶，因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化，稳定度得以提高并且改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。3)在推挽型和全桥型开关电源中，由于2个开关器件本身的压降和开关延迟时间不一定完全一致等原因，容易引起变压器的直流偏磁。采用电流型控制，由于峰值电感电流提供

6、自动的磁通平衡功能，可以有效地减少或消除直流偏磁，避免了变压器的磁饱和。4)具有瞬时峰值电流限流功能，这是由于受控的电流在上升到设定值时，会使P停止输出，因此电流型自身具有固有的逐个脉冲限流功能，在电路中不必另外附加限流保护电路；而且这种峰值电感电流检测技术可以较精确地限制最大电流，从而使500)this.style.ouseg(this)">图3单端正激式开关电源500)this.style.ouseg(this)">图4单端正激式电路各相关点波形500)this.style.ouseg(this)">图5D<0.5时

7、的波形500)this.style.ouseg(this)">图6D>0.5时的波形500)this.style.ouseg(this)">图7D>0.5时加斜波补偿后的波形3)在要求输入／输出隔离的电路类型中，对隔离变压器的设计要求较高。例如在单端正激式电路中，为保证从开关管上取样的电流斜波具有一定的斜率，要求变压器初级的电感量较小，但这样会使励磁电流增加，效率下降。因此需要协调好二者的关系。4）电流型控制不大适合于半桥型500)this.style.ouseg(this)">图8不同占空比时，相同峰值电感电流对

8、应的平均电感电流500)this.style.ouseg(this)">图9利用斜波补偿消除不同占空比对平均电感电流的影响500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">(a)斜波补偿加至2端(b)斜波补偿加至3端图10利用UC1824/43的2种斜波补偿方法3）提高电流检测精度由于在电流型控制中依靠对电感电流上升斜波的检测完成控制，所以若电流变化率较大，可以提供较好的抗噪声干扰能力和为电流比较器提供较好的信号电平。而采用斜波补偿的方法，等于人为地改善了电感电流上

9、升斜率，使其具有类似于电压控制模式抗噪声裕度较大的优点。4.2电流型控制的斜波补偿实例美国UNITRODE公司生产的电流型P控制芯片UC1842/43，具有外电路简单，成本较低等优点。关于它的电性能与典型应用这里不再赘述，只简单介绍一下进行斜波补偿的方法。图10说明了UC18